陶瓷纖維板用無機膠粘劑的研究

王寶祥，沈毅，李鋒鋒，佟計慶，單正萍，趙煥悅

（1.唐山華纖科技有限公司，唐山 063000；2.華北理工大學材料科學與工程學院，廣州 510640）

1 前言

隨著新材料技術的日益發展，無機纖維板已經成為重要的耐火保溫材料[1]。目前，無機纖維板主要包括玻璃纖維、巖棉纖維和硅酸鋁纖維等種類，已經成為耐火、保溫相關行業的主導產品[2,3]。唐山華纖科技有限公司開發了利用煤矸石和粉煤灰等工業冶金廢料為原料生產陶瓷棉保溫板產品，產品耐高溫800℃、防火等級達A1 級，阻燃性優于傳統保溫產品，且具有優良的力學和耐久性能，成果水平達到“國際先進”。陶瓷棉保溫板產品不僅廣泛的應用于電力、鋼鐵、水泥等工業生產的耐高溫、防火和保溫領域，目前還在向建筑保溫，軍工船舶等領域發展，應用市場廣闊。目前，無機纖維板產品主要采用有機樹脂作為的膠粘劑，不僅成本高昂，生產環境惡劣，還會造成環境污染[4,5]。因此，唐山華纖科技有限公司與華北理工大學合作研發了一種用于陶瓷纖維板的無機膠粘劑，該種膠粘劑無味無毒無害，成本僅為樹脂膠粘劑的1/5，通過憎水劑的引入可以使產品的憎水率達到99%以上。

2 實驗方法

2.1 陶瓷纖維板的制備

將順浩公司生產的30cm×30cm×5cm 陶瓷纖維毯，浸漬于調配好的無膠粘劑1min，然后經過抽濾，微波烘干得到陶瓷纖維板樣品。

2.2 陶瓷纖維板性能指標檢測

（1）容重：采用下列公式計算陶瓷纖維板的容重。

（2）憎水率：根據國標《絕熱材料憎水性試驗方法使用》GBT 10299-2011，采用國標型保溫材料憎水測定儀測試樣品的憎水性能，計算公式如下。

m1、m2分別為憎水實驗前、后的纖維板質量

V 纖維板體積，ρ 纖維板的密度

（3）抗壓和拉拔強度：根據《建筑用絕熱制品壓縮性能的測定》GBT 13480-2014，《建筑用絕熱制品垂直于表面抗拉強度的測定》GBT 30804-2014，采用萬能試驗機測定樣品的抗拉和抗壓強度。

（4）導熱系數：采用TC3200 型導熱系數測量儀測定樣品導熱系數。

（5）微觀結構：采用掃描電鏡檢測無機粘結劑對陶瓷纖維微觀結構的影響。

3 實驗結果

3.1 膠粘劑對性能指標的影響

采用自主研發的無機膠粘劑，制備了陶瓷纖維板樣品，并對樣品的容重、憎水率、抗壓和拉拔強度、導熱系數等指標進行了檢測。檢測結果如表1 所示，兩個樣品的檢測結果均超過了陶瓷纖維樣品的達到國標GB 25975-2018《建筑外墻保溫用巖棉制品》要求。

表1 陶瓷纖維板性能指標

3.2 膠粘劑對微觀結構的影響

圖1 出示了浸膠前（a）和浸膠后（b）陶瓷纖維的掃描電鏡圖。如圖1 所示，浸膠前，陶瓷纖維直徑為3～5μm，表面光滑。浸膠后，陶瓷纖維的結構形貌變化不大，膠粘劑包裹于纖維表面或分散于纖維孔隙中，交織成三維網狀結構，這種結構有利于提高陶瓷纖維板的力學性能。

圖1 浸膠前（a）和浸膠后（b）陶瓷纖維的掃描電鏡圖

4 結論

本文采用無機膠粘劑制備的陶瓷纖維板的性能指標均超過了相關標準要求，且該種膠粘劑成本低廉、無毒無害、使用方便簡單，符合對當今社會對綠色環保的要求，具有廣闊的市場前景和推廣價值。