陶瓷纤维板用无机胶粘剂的研究

王宝祥，沈毅，李锋锋，佟计庆，单正萍，赵焕悦

（1.唐山华纤科技有限公司，唐山 063000；2.华北理工大学材料科学与工程学院，广州 510640）

1 前言

随着新材料技术的日益发展，无机纤维板已经成为重要的耐火保温材料[1]。目前，无机纤维板主要包括玻璃纤维、岩棉纤维和硅酸铝纤维等种类，已经成为耐火、保温相关行业的主导产品[2,3]。唐山华纤科技有限公司开发了利用煤矸石和粉煤灰等工业冶金废料为原料生产陶瓷棉保温板产品，产品耐高温800℃、防火等级达A1 级，阻燃性优于传统保温产品，且具有优良的力学和耐久性能，成果水平达到“国际先进”。陶瓷棉保温板产品不仅广泛的应用于电力、钢铁、水泥等工业生产的耐高温、防火和保温领域，目前还在向建筑保温，军工船舶等领域发展，应用市场广阔。目前，无机纤维板产品主要采用有机树脂作为的胶粘剂，不仅成本高昂，生产环境恶劣，还会造成环境污染[4,5]。因此，唐山华纤科技有限公司与华北理工大学合作研发了一种用于陶瓷纤维板的无机胶粘剂，该种胶粘剂无味无毒无害，成本仅为树脂胶粘剂的1/5，通过憎水剂的引入可以使产品的憎水率达到99%以上。

2 实验方法

2.1 陶瓷纤维板的制备

将顺浩公司生产的30cm×30cm×5cm 陶瓷纤维毯，浸渍于调配好的无胶粘剂1min，然后经过抽滤，微波烘干得到陶瓷纤维板样品。

2.2 陶瓷纤维板性能指标检测

（1）容重：采用下列公式计算陶瓷纤维板的容重。

（2）憎水率：根据国标《绝热材料憎水性试验方法使用》GBT 10299-2011，采用国标型保温材料憎水测定仪测试样品的憎水性能，计算公式如下。

m1、m2分别为憎水实验前、后的纤维板质量

V 纤维板体积，ρ 纤维板的密度

（3）抗压和拉拔强度：根据《建筑用绝热制品压缩性能的测定》GBT 13480-2014，《建筑用绝热制品垂直于表面抗拉强度的测定》GBT 30804-2014，采用万能试验机测定样品的抗拉和抗压强度。

（4）导热系数：采用TC3200 型导热系数测量仪测定样品导热系数。

（5）微观结构：采用扫描电镜检测无机粘结剂对陶瓷纤维微观结构的影响。

3 实验结果

3.1 胶粘剂对性能指标的影响

采用自主研发的无机胶粘剂，制备了陶瓷纤维板样品，并对样品的容重、憎水率、抗压和拉拔强度、导热系数等指标进行了检测。检测结果如表1 所示，两个样品的检测结果均超过了陶瓷纤维样品的达到国标GB 25975-2018《建筑外墙保温用岩棉制品》要求。

表1 陶瓷纤维板性能指标

3.2 胶粘剂对微观结构的影响

图1 出示了浸胶前（a）和浸胶后（b）陶瓷纤维的扫描电镜图。如图1 所示，浸胶前，陶瓷纤维直径为3～5μm，表面光滑。浸胶后，陶瓷纤维的结构形貌变化不大，胶粘剂包裹于纤维表面或分散于纤维孔隙中，交织成三维网状结构，这种结构有利于提高陶瓷纤维板的力学性能。

图1 浸胶前（a）和浸胶后（b）陶瓷纤维的扫描电镜图

4 结论

本文采用无机胶粘剂制备的陶瓷纤维板的性能指标均超过了相关标准要求，且该种胶粘剂成本低廉、无毒无害、使用方便简单，符合对当今社会对绿色环保的要求，具有广阔的市场前景和推广价值。