陶瓷紙具有良好的性能,不僅可用作爐襯的內壁保溫隔熱材料和高溫器具的密封材料,冰箱的保溫材料,建材的隔熱、隔音、防火材料,冶金、化工、石油的保溫保暖材料等,也可用作航空、航天的保溫、隔熱材料,其前景十分廣闊[1,2]。
由于無機纖維自身無結合性,所以常常需要使用黏合劑。所用有機黏合劑有丙烯酸系樹脂、聚氨酯類乳液、聚醋酸乙烯酯類、丙烯腈與丙烯酸丁酯的聚合物、聚乙烯醇等,但這些有機系材料在高溫下使用時,會發生惡臭和產生有害氣體、降低紙的質量等,所以也多使用膠體硅、硅酸鈉、磷酸鋁等無機黏合劑。
為了分析不同種類無機膠黏劑對陶瓷纖維紙特性的影響,實驗中選用氧化鋁、硅酸鈉和硫酸鋁-氨水三種無機膠黏劑,并對它們進行了兩兩組合實驗:液體氧化鋁與硅酸鈉,膠體氧化鋁與水玻璃,以及膠體氧化鋁與硫酸鋁-氨水。使用不同種類膠黏劑以及不同膠黏劑的組合抄造陶瓷纖維紙,通過測定陶瓷纖維紙的物理性能和燒失量,來探討各種膠黏劑體系的不同效果。
1 實驗
1.1 原料
硅酸鋁纖維； 膠體氧化鋁；Al2(SO4)3:AR,；;NH4OH溶液:AR,；。
1.2 實驗步驟
利用濕法工藝抄造陶瓷纖維紙的主要工藝過程包括打漿、離心除渣、疏解分散、抄片、干燥和測定紙張的相關性能。首先采用標準纖維解離器直接將纖維打散,然后進行重力沉降除渣,后加入膠黏劑,使用紙頁抄片器進行抄片;使用噴霧器進行表面施膠,或采用一定濃度的氧化鋁溶膠進行浸漬處理;利用烘缸進行干燥,干燥后的陶瓷纖維紙用于各項性能的測定。
1.3 陶瓷纖維紙性能的測試
物理性能的測定:根據紙品的國家標準進行測定,包括定量(GB/T451.2-1989)、厚度(GB/T451.3-1989)和抗張強度(GB/T453-1989)。
熱學性能的測定:燒失量。燒失量是在高溫(620~750℃)灼燒之后的失量,主要包括陶瓷纖維紙中結構水的重量和摻加物因灼燒而失去的重量,燒失量是陶瓷纖維海泡石制品的一項重要技術指標,燒失量越低,制品的耐高溫性能就越好。
2 結果與討論
2.1 單組分膠黏劑對陶瓷纖維紙特性的影響
2.1.1 膠體氧化鋁的用量
隨著浸入液體氧化鋁濃度的增加,開始時陶瓷纖維紙的強度會迅速上升。當浸入液體氧化鋁濃度為5%時,陶瓷纖維紙的抗張指數為3.59N·m/g,浸入濃度增加至7%時,抗張指數為4.53N·m/g,提高了26.2%。當浸入濃度繼續增加至9%時,抗張指數上升至4.67N·m/g,提高了3.1%。可見,陶瓷纖維紙的抗張指數隨著浸入液體氧化鋁濃度的增加,一開始迅速上升,然后上升幅度會下降。
同時可以看出,隨著浸入液體氧化鋁濃度的增加一開始燒失量增加緩慢。當其用量為5%和7%時,陶瓷纖維紙的燒失量大幅度上升,依次上升了52.6%和35.9%。
從上述的分析結果可以得到,陶瓷纖維紙的抗張指數隨著浸入液體氧化鋁濃度的增加,開始能夠大幅提高,然后效果就逐漸不明顯了。而燒失量的變化趨勢卻與其相反,一開始增加緩慢,液體氧化鋁用量為5%時,增加非常迅速。
2.1.3 硫酸鋁-氨水的用量
單獨使用膠體氧化鋁時,陶瓷纖維紙的強度較低,與水玻璃配合使用時,從20%到30%,強度依次增加了11%、153%和59%;與80%硫酸鋁-氨水配合使用時,從25%到35%,強度依次下降了10%、0.6%和31%。由此可見,膠體氧化鋁與水玻璃配合可以提高強度,特別是在膠體氧化鋁用量為25%和30%時,增強效果非常顯著。而與硫酸鋁-氨水配合使用會降低強度。
2.2.2 液體氧化鋁
,單獨使用液體氧化鋁時已經具有較高的強度,與硅酸配合使用時,以10%添加量為例,從5%到9%分別下降了43%、38%和15%。說明液體氧化鋁不適合與其它種類的膠黏劑一起使用,不僅起不到協同作用,反而會破壞液體氧化鋁的增強作用。
3 結論
3.1 采用液體氧化鋁浸漬的陶瓷纖維紙強度高,含有液體氧化鋁的配方強度也很好,抗張指數可以達到4.70N·m/g。但這種陶瓷纖維紙的柔軟性極差,燒失量也非常高,可見其耐熱性能并不好。
3.2 采用膠體氧化鋁及與水玻璃配合使用的陶瓷纖維紙,強度也不錯,并且柔軟性好,燒失量遠低于液體氧化鋁,耐熱性能高。聯系到工業實際對陶瓷纖維紙的要求,單獨使用膠體氧化鋁,或與水玻璃配合使用是比較合適的。
由于無機纖維自身無結合性,所以常常需要使用黏合劑。所用有機黏合劑有丙烯酸系樹脂、聚氨酯類乳液、聚醋酸乙烯酯類、丙烯腈與丙烯酸丁酯的聚合物、聚乙烯醇等,但這些有機系材料在高溫下使用時,會發生惡臭和產生有害氣體、降低紙的質量等,所以也多使用膠體硅、硅酸鈉、磷酸鋁等無機黏合劑。
為了分析不同種類無機膠黏劑對陶瓷纖維紙特性的影響,實驗中選用氧化鋁、硅酸鈉和硫酸鋁-氨水三種無機膠黏劑,并對它們進行了兩兩組合實驗:液體氧化鋁與硅酸鈉,膠體氧化鋁與水玻璃,以及膠體氧化鋁與硫酸鋁-氨水。使用不同種類膠黏劑以及不同膠黏劑的組合抄造陶瓷纖維紙,通過測定陶瓷纖維紙的物理性能和燒失量,來探討各種膠黏劑體系的不同效果。
1 實驗
1.1 原料
硅酸鋁纖維； 膠體氧化鋁；Al2(SO4)3:AR,；;NH4OH溶液:AR,；。
1.2 實驗步驟
利用濕法工藝抄造陶瓷纖維紙的主要工藝過程包括打漿、離心除渣、疏解分散、抄片、干燥和測定紙張的相關性能。首先采用標準纖維解離器直接將纖維打散,然后進行重力沉降除渣,后加入膠黏劑,使用紙頁抄片器進行抄片;使用噴霧器進行表面施膠,或采用一定濃度的氧化鋁溶膠進行浸漬處理;利用烘缸進行干燥,干燥后的陶瓷纖維紙用于各項性能的測定。
1.3 陶瓷纖維紙性能的測試
物理性能的測定:根據紙品的國家標準進行測定,包括定量(GB/T451.2-1989)、厚度(GB/T451.3-1989)和抗張強度(GB/T453-1989)。
熱學性能的測定:燒失量。燒失量是在高溫(620~750℃)灼燒之后的失量,主要包括陶瓷纖維紙中結構水的重量和摻加物因灼燒而失去的重量,燒失量是陶瓷纖維海泡石制品的一項重要技術指標,燒失量越低,制品的耐高溫性能就越好。
2 結果與討論
2.1 單組分膠黏劑對陶瓷纖維紙特性的影響
2.1.1 膠體氧化鋁的用量
隨著浸入液體氧化鋁濃度的增加,開始時陶瓷纖維紙的強度會迅速上升。當浸入液體氧化鋁濃度為5%時,陶瓷纖維紙的抗張指數為3.59N·m/g,浸入濃度增加至7%時,抗張指數為4.53N·m/g,提高了26.2%。當浸入濃度繼續增加至9%時,抗張指數上升至4.67N·m/g,提高了3.1%。可見,陶瓷纖維紙的抗張指數隨著浸入液體氧化鋁濃度的增加,一開始迅速上升,然后上升幅度會下降。
同時可以看出,隨著浸入液體氧化鋁濃度的增加一開始燒失量增加緩慢。當其用量為5%和7%時,陶瓷纖維紙的燒失量大幅度上升,依次上升了52.6%和35.9%。
從上述的分析結果可以得到,陶瓷纖維紙的抗張指數隨著浸入液體氧化鋁濃度的增加,開始能夠大幅提高,然后效果就逐漸不明顯了。而燒失量的變化趨勢卻與其相反,一開始增加緩慢,液體氧化鋁用量為5%時,增加非常迅速。
2.1.3 硫酸鋁-氨水的用量
單獨使用膠體氧化鋁時,陶瓷纖維紙的強度較低,與水玻璃配合使用時,從20%到30%,強度依次增加了11%、153%和59%;與80%硫酸鋁-氨水配合使用時,從25%到35%,強度依次下降了10%、0.6%和31%。由此可見,膠體氧化鋁與水玻璃配合可以提高強度,特別是在膠體氧化鋁用量為25%和30%時,增強效果非常顯著。而與硫酸鋁-氨水配合使用會降低強度。
2.2.2 液體氧化鋁
,單獨使用液體氧化鋁時已經具有較高的強度,與硅酸配合使用時,以10%添加量為例,從5%到9%分別下降了43%、38%和15%。說明液體氧化鋁不適合與其它種類的膠黏劑一起使用,不僅起不到協同作用,反而會破壞液體氧化鋁的增強作用。
3 結論
3.1 采用液體氧化鋁浸漬的陶瓷纖維紙強度高,含有液體氧化鋁的配方強度也很好,抗張指數可以達到4.70N·m/g。但這種陶瓷纖維紙的柔軟性極差,燒失量也非常高,可見其耐熱性能并不好。
3.2 采用膠體氧化鋁及與水玻璃配合使用的陶瓷纖維紙,強度也不錯,并且柔軟性好,燒失量遠低于液體氧化鋁,耐熱性能高。聯系到工業實際對陶瓷纖維紙的要求,單獨使用膠體氧化鋁,或與水玻璃配合使用是比較合適的。
