粉煤灰聚氨酯仿瓷砖的制备及性能研究.pdf

粉煤灰综合利用F L Y A S HC o M 田R E H E N S I、，】EU T。I Z A T I o N2 0 1 3N o 1粉煤灰聚氨酯仿瓷砖的制备及性能研究S t u d yo nP r e p a r a t i o na n dP r o p e r t i e so fI m i t a t i o nT i l eM a d eb yP o l y u r e t h a n ea n dr a yA s h吕乃伟，孟扬，田清波，孔德钰(山东建筑大学材料科学与工程学院，济南2 5 0 1 0 1)摘要：以聚氨酯为胶黏剂，粉煤灰为填料制备仿瓷砖。对其性能进行了测试，结果表明：仿瓷砖的破坏强度和断裂模数最高可达5 2 5 6 N 和1 2 3 M P a，吸水率最小达到了0 0 1，均超过了瓷质砖的相关国家标准要求，具有实用价值。关键词：粉煤灰；聚氨酯；仿瓷砖；正交试验中图分类号：T Q l 7 4 4文献标识码：A文章编号：1 0 0 5-8 2 4 9(2 0 1 3)0 1-0 0 4 3-0 4“十一五”至今，我国陶瓷砖的产量连续7 年实现了两位数的增长，从2 0 0 5 年的3 5 亿m 2 到2 0 1 0 年的7 8 亿r l l 2，仅仅在“十一五”期间，其产量就实现了翻番J。2 0 1 1 年6 月2 5 日举行的中国建筑卫生陶瓷协会会长会议指出，到2 0 1 5 年，建筑陶瓷的总产量预计达到1 0 0 亿1 1 1 2。2 0 0 8 年6 月1 日实行的强制性国标G B 2 1 2 5 2 2 0 0 7(建筑卫生陶瓷单位产品能源消耗限额标准对陶瓷砖的单位产品能耗限额准入值和先进值进行了规定；2 0 1 0 年1 0 月1 日实行的G B 2 5 4 6 4 2 0 l o(陶瓷工业污染物排放标准，规定了陶瓷工业企业的水和大气污染物排放限值、监测和监控要求。传统陶瓷工业已经列为全国节能减排的六大重点行业之一，急需升级改型，绿色建陶成为今后发展的趋势旧J。粉煤灰是煤粉经高温燃烧后形成的一种似火山灰质的混合材料，是燃煤电厂排出的主要固体废物，同时也是我国当前排量较大的工业废渣之一。本项研究以粉煤灰为填料，制备了仿瓷砖样品，参照G B T4 1 0 0 2 0 0 6E 3J 和G B T1 7 6 7 1 1 9 9 9【4o 进行性能测试，探讨其实用性，并期望为粉煤灰的综合利用拓宽渠道。聚氨酯作为胶黏剂，其分子结构中含有极性很强、化学活泼性很高的异氰酸酯基(一N C O)和氨酯基(一N H C O O 一)，它与含有活泼氢的材料如泡沫塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料和金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有着优良的化学粘接力，而聚氨酯与被粘接材料之间产生的氢健作用会使收稿日期：2 0 1 2-0 8-0 5高分子内聚力增加从而使粘接更加牢固5 _ 8 。本研究利用聚氨酯胶黏剂的强极性作用，将粉煤灰粘接在一起制备仿瓷砖，探讨代替传统的烧结瓷砖的可行性，以此达到节省能源的目的。1 原材料1 1 粉煤灰试验所用的粉煤灰是用标准筛从粉煤灰粉料中直接筛取的。本试验选取了2 种不同粒径的填料，一类是粗填料(代号填料1)，第二类是细填料(代号填料2)，其填料的粒径分布如表1；粉煤灰的主要成分见表2。表1粉煤灰填料的粒径分：1 1 i表2 粉煤灰化学组成从表1 可知，填料1 的粒径在4 0 0 目左右，填料2的粒径在1 2 0 0 目左右。粉煤灰的化学组成主要是一些氧化物，它们的化学性质比较稳定，另外，粉煤灰大部分呈球形，表面比较光滑，在与聚氨酯胶黏剂混合的过程中，能更加容易被润湿，发挥其“滚珠效应”，使两者充分的混合旧10|。4 3 2 0 1 3N O 1粉煤灰综合利用F L Y A S HC o M 咿R E H E N S I、1 巳U T 口L I Z A T I O N1 2 聚氨酯胶黏剂1 2 1 聚氨酯胶黏剂的原料黏剂所需要的主要原料如表3。照G B T4 1 0 0 2 0 0 6 33 和G B T1 7 6 7 1 1 9 9 9 43 进行本研究制备聚氨酯胶测试，数据结果如图2。表3 聚氨酯胶黏剂的主要制备原料1 2 2 聚氨酯胶黏剂的合成本研究采用一步合成法制备聚氨酯胶黏剂，在制备的过程中，先将聚醚多元醇进行脱水处理，再将其和助剂按一定的比例混合均匀，最后加入异氰酸酯，交联固化后即得聚氨酯胶黏剂。在制备的过程中，通过改变聚醚多元醇的类型和助剂的加入量，可以改变聚氨酯胶黏剂的粘接强度以及交联固化和固化完成所需的时间。1 2 3 粉煤灰聚氨酯仿瓷砖的制备将上述混合均匀的聚醚多元醇、助剂和异氰酸酯的混合物与事先经过烘干分级的粉煤灰按照一定的比例，混合搅拌均匀，陈化2