復合型強化陶瓷薄板的研制

摘 要：本研究通過在陶瓷薄板背面復合環(huán)氧樹脂型玻璃鋼材料，可將產品的破壞強度提高2~5倍，得到輕質高強的復合材料，拓寬了應用范圍。

關鍵詞： 陶瓷薄板；玻璃鋼復合材料；輕質高強

1前 言

目前高檔建筑裝飾市場外墻裝飾材料大多為天然石材，但石材是天然礦產，開采難度大，且產量小、重量大、強度差，放射性容易波動超標，不符合綠色環(huán)保產品的要求。蒙娜麗莎生產的900mm×1800mm×3.5mm的大規(guī)格陶瓷薄板，重量只有普通墻地磚的 1/3～1/2，可節(jié)約原料 40％～60％，節(jié)約能源 30％～40％，減少煙氣排放20%以上。同時可大幅度降低建筑荷重。因此，大規(guī)格陶瓷薄板的研究開發(fā)對建筑陶瓷行業(yè)的發(fā)展具有舉足輕重的作用。然而，大規(guī)格陶瓷薄板因其面積大、厚度薄，破壞強度低等問題限制了其使用范圍。本研究通過在陶瓷薄板背面復合玻璃鋼材料，大大提高了陶瓷薄板的強度，以拓寬其應用范圍。

2 實驗

2.1實驗材料

陶瓷薄板采用廣東蒙娜麗莎陶瓷有限公司生產的900mm×1800mm×3.5mm規(guī)格產品；雙酚A型環(huán)氧樹脂（E44型）、593型固化劑（二乙烯三胺類改性）及稀釋劑丙酮由佛山化工廠生產；玻璃纖維布（厚度0.3mm）由佛山市興國玻璃纖維有限公司提供。

2.2實驗過程

如圖1所示，該復合型強化陶瓷薄板包括陶瓷薄板1和玻璃鋼材料2。所述玻璃鋼組合材料中樹脂選用雙酚A型環(huán)氧樹脂，重量百分比占60%~80%。固化劑選用脂肪多元胺類及其改性物，重量百分比占10%~20%。稀釋劑選用丙酮，重量百分比占10%~20%。經室溫24h固化后玻璃鋼層厚度為0.3~1.5mm，包含1~3層0.3mm厚的玻璃纖維布。

具體操作步驟為：首先將1.5kg 593型固化劑在2分鐘內均勻加入到7kgE44型環(huán)氧樹脂中，邊加邊攪拌，加完后再加1.5kg丙酮稀釋劑攪拌均勻組成玻璃鋼樹脂膠液備用，該膠液須在半小時內用完，否則粘度變大，影響施膠效果。再將900mm×1800mm×3.5mm陶瓷薄板背面用100目砂紙簡單打磨清潔處理后，涂覆一層配好的膠液，保證充分潤濕磚面后再在上面平鋪一層厚度為0.3mm、尺寸為920mm×1820mm的玻璃纖維布，再涂覆膠液，繼續(xù)平鋪第二層玻璃纖維布，再涂覆膠液，這樣形成具有兩層玻璃纖維布的復合玻璃鋼材料；同樣可以得到三層玻璃纖維布的復合材料，可按實際需要選擇所需的玻璃纖維布層數(shù)，經室溫放置24h固化后即得玻璃鋼強化陶瓷薄板。玻璃鋼層厚度與膠液涂覆厚度及玻璃纖維布厚度相關，操作過程中需保證玻璃纖維布完全浸潤膠液。

3 結果與討論

由于復合材料彈性太好，如果規(guī)格太大，測試強度時試樣即使壓到測力儀操作臺面上也不會斷裂。故我們將復合型強化陶瓷薄板切成300mm×300mm規(guī)格，對比相同規(guī)格的陶瓷薄板基體，通過DFM智能數(shù)字測力儀測得的抗折強度及破壞強度如表1。

由上表可知，與陶瓷薄板基體相比，復合3層玻璃纖維布的陶瓷薄板抗折強度提高了2.8倍，破壞強度提高了將近5倍，真正達到了輕質高強。

試驗過程中我們對比了兩種玻璃鋼材料，發(fā)現(xiàn)用不飽和聚酯樹脂玻璃鋼體系因固化時收縮率太大（4%~6%），與吸水率小于0.3%的陶瓷薄板粘結力不強，容易剝離。而環(huán)氧樹脂體系固化收縮率相對較小，一般為1％～2％。并含有較多的活性極大的環(huán)氧基、羥基以及醚鍵、胺鍵、酯鍵等，這些極性基團賦予環(huán)氧固化物以極高的粘接強度及內聚強度，因此它的粘接性特別強，理化性能優(yōu)良。成品具有很好的化學穩(wěn)定性，耐堿、酸、鹽等多種介質腐蝕。綜合性能比普通的不飽和聚酯樹脂玻璃鋼強很多，因此我們選用環(huán)氧樹脂體系。

4 結 語

通過玻璃鋼復合強化后，大規(guī)格陶瓷薄板實現(xiàn)了輕質高強，克服了天然石材增加建筑物負重、施工難度大等問題，拓寬了陶瓷薄板的應用范圍。