复合型强化陶瓷薄板的研制

时间：2020-03-30 05:25:11 来源：千叶帆本文已影响人

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摘要：本研究通过在陶瓷薄板背面复合环氧树脂型玻璃钢材料，可将产品的破坏强度提高2~5倍，得到轻质高强的复合材料，拓宽了应用范围。

关键词：陶瓷薄板；玻璃钢复合材料；轻质高强

1前言

目前高档建筑装饰市场外墙装饰材料大多为天然石材，但石材是天然矿产，开采难度大，且产量小、重量大、强度差，放射性容易波动超标，不符合绿色环保产品的要求。蒙娜丽莎生产的900mm×1800mm×3.5mm的大规格陶瓷薄板，重量只有普通墙地砖的 1/3～1/2，可节约原料 40％～60％，节约能源 30％～40％，减少烟气排放20%以上。同时可大幅度降低建筑荷重。因此，大规格陶瓷薄板的研究开发对建筑陶瓷行业的发展具有举足轻重的作用。然而，大规格陶瓷薄板因其面积大、厚度薄，破坏强度低等问题限制了其使用范围。本研究通过在陶瓷薄板背面复合玻璃钢材料，大大提高了陶瓷薄板的强度，以拓宽其应用范围。

2 实验

2.1实验材料

陶瓷薄板采用广东蒙娜丽莎陶瓷有限公司生产的900mm×1800mm×3.5mm规格产品；双酚A型环氧树脂（E44型）、593型固化剂（二乙烯三胺类改性）及稀释剂丙酮由佛山化工厂生产；玻璃纤维布（厚度0.3mm）由佛山市兴国玻璃纤维有限公司提供。

2.2实验过程

如图1所示，该复合型强化陶瓷薄板包括陶瓷薄板1和玻璃钢材料2。所述玻璃钢组合材料中树脂选用双酚A型环氧树脂，重量百分比占60%~80%。固化剂选用脂肪多元胺类及其改性物，重量百分比占10%~20%。稀释剂选用丙酮，重量百分比占10%~20%。经室温24h固化后玻璃钢层厚度为0.3~1.5mm，包含1~3层0.3mm厚的玻璃纤维布。

具体操作步骤为：首先将1.5kg 593型固化剂在2分钟内均匀加入到7kgE44型环氧树脂中，边加边搅拌，加完后再加1.5kg丙酮稀释剂搅拌均匀组成玻璃钢树脂胶液备用，该胶液须在半小时内用完，否则粘度变大，影响施胶效果。再将900mm×1800mm×3.5mm陶瓷薄板背面用100目砂纸简单打磨清洁处理后，涂覆一层配好的胶液，保证充分润湿砖面后再在上面平铺一层厚度为0.3mm、尺寸为920mm×1820mm的玻璃纤维布，再涂覆胶液，继续平铺第二层玻璃纤维布，再涂覆胶液，这样形成具有两层玻璃纤维布的复合玻璃钢材料；同样可以得到三层玻璃纤维布的复合材料，可按实际需要选择所需的玻璃纤维布层数，经室温放置24h固化后即得玻璃钢强化陶瓷薄板。玻璃钢层厚度与胶液涂覆厚度及玻璃纤维布厚度相关，操作过程中需保证玻璃纤维布完全浸润胶液。

3 结果与讨论

由于复合材料弹性太好，如果规格太大，测试强度时试样即使压到测力仪操作台面上也不会断裂。故我们将复合型强化陶瓷薄板切成300mm×300mm规格，对比相同规格的陶瓷薄板基体，通过DFM智能数字测力仪测得的抗折强度及破坏强度如表1。

由上表可知，与陶瓷薄板基体相比，复合3层玻璃纤维布的陶瓷薄板抗折强度提高了2.8倍，破坏强度提高了将近5倍，真正达到了轻质高强。

试验过程中我们对比了两种玻璃钢材料，发现用不饱和聚酯树脂玻璃钢体系因固化时收缩率太大（4%~6%），与吸水率小于0.3%的陶瓷薄板粘结力不强，容易剥离。而环氧树脂体系固化收缩率相对较小，一般为1％～2％。并含有较多的活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等，这些极性基团赋予环氧固化物以极高的粘接强度及内聚强度，因此它的粘接性特别强，理化性能优良。成品具有很好的化学稳定性，耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀。综合性能比普通的不饱和聚酯树脂玻璃钢强很多，因此我们选用环氧树脂体系。

4 结语

通过玻璃钢复合强化后，大规格陶瓷薄板实现了轻质高强，克服了天然石材增加建筑物负重、施工难度大等问题，拓宽了陶瓷薄板的应用范围。

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