纤维增强纸质耐火材料的制备与表征(2)

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本文在确定了以纸浆为基料，还要解决的问题就是如何选择耐高温的胶黏剂、粘结剂以及耐火纤维。纸浆的主要成分为植物纤维，纸浆在高温下极易失水，植物纤维在高温下无法保持原形，所以需要耐高温的胶黏剂。胶黏剂是能够把两种或两种以上同质或异质的材料紧密地胶连在一起，固化后在结合处具有足够强度的物质[2]，经过胶粘剂粘合后的组件内部的应力传递与传统的紧固方式相比，应力分布的更加均匀，并且成本低、质量轻，并且有利于减小阻力与摩擦，这样的胶黏剂可应用在汽车工业、机械工业、轻工业、建筑工业等甚至日常生活的很多方面，为日常生活带来了极大的便利。

本文所使用的胶黏剂是作为溶液和碎纸屑混融在一起，所以在挑选胶黏剂的种类时要考虑的方面较多，胶黏剂如果按照主要成分来分类的话主要分为无机物胶黏剂和有机物胶黏剂，无机物胶黏剂种类较少主要有硅酸盐类、磷酸盐类、金属氧化物凝胶以及玻璃陶瓷胶粘剂等[3]，有机物胶黏剂种类较多，根据来源又分为天然产物类和合成产物类，其中合成产物类胶黏剂有树脂型、橡胶型和混合型。我国产量最大的合成胶黏剂是脲醛胶黏剂，但这种胶黏剂中游离的甲醛含量是超过国际E4和E2级标准[4]。现今为了增加胶黏剂的普遍使用性，环保类胶黏剂已成为国际主流。

不同的胶黏剂有着不同的耐热性，有的耐热性比较好，可以在高温环境下使用，但有的只能在较低温度下使用，耐热性较好的胶黏剂也有不同的耐热温度档次，像环氧酚醛类可以在200～300℃的温度下长期使用，在300～400℃下常采用聚酰亚胺、硅橡胶、氟橡胶等，400～500℃下使用的胶黏剂常采用聚苯并咪唑、聚苯硫醚胶黏剂等，而如果要在500～1200℃的高温下使用则要采用无机胶黏剂。

正是因为本实验样品需要在高温下进行这一需要，我们把选择放在无机胶粘剂，无机胶粘剂不仅具有不燃烧、价格低廉还有耐高温(最高可耐温度可达3000℃)、耐久性好的特点，并且原料资源丰富，不会污染环境，使用方便，是一类非常具有发展前途的胶黏剂。磷酸盐类胶黏剂和硅酸盐类胶黏剂相比虽然具有更好的耐水性，但此类胶黏剂主要应用于金属、陶瓷和玻璃等材料的粘接，而硅酸盐类胶黏剂主要用于纸张粘结和制造瓦楞箱板。常用于制造胶黏剂硅酸盐类胶黏剂一般为硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂等盐类，它们的粘结性因为碱金属的不同也存在差异，在粘结性上钠盐＞钾盐＞锂盐，而在耐水性上锂盐＞钾盐＞钠盐。这类碱性金属硅酸盐是以SiO4四面体为基本结构的大分子，极易溶于水，加热时失水并且发生硅烷醇基间的缩合，形成耐热性强、键能大的硅氧键[5]。

硅酸盐胶黏剂耐高温好，环保无毒，并且工艺简单，因为硅酸盐胶黏剂的成份皆为无机物，使用的溶剂也是最为普通安全的水，可以说硅酸盐胶黏剂是适应安全环保无毒的首选，并且硅酸盐胶黏剂在制作上只需要把握好各种成分的配比进行搅拌混合即可，而且在市场上硅酸盐胶黏剂只有1500元每吨，相对于有机胶黏剂价格是非常低廉[6]。所以在使用中是非常安全方便的。

硅酸盐的分子式为M2O·nSiO2，M代表锂、钠、钾等碱金属以及铵离子，n代表水玻璃模数，如果模数增加，硅酸盐的粘结能力、粘结强度和耐水性能都会有相应的提高，但是溶解度会有相应的下降，所以因为模数的不同，硅酸盐的溶解度也不相同，模数较低的硅酸盐反而可以制成浓度相对较高的玻璃水溶液[7]。由于锂水玻璃的价格太高，相对来说，钾水和钠水玻璃的成本更低廉应用也更广泛。