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　　摘要：本文针对现有普通硅酸钙板存在的不足，采用水性环氧树脂对硅酸钙板进行改性。改性后的硅酸钙板各项技术指标均优于现有普通硅酸钙板。　　硅酸钙板是一种由硅质材料（主要成分是ＳｉＯ２，如石英粉、粉煤灰、硅藻土等）、钙质材料（主要成分是Ｃａ０，如石灰、电石泥、水泥等）、增强纤维、助剂等按一定比例配合，经抄取或模压、蒸压养护等工序制成的一种新型无机建筑材料。因其强度高、重量轻，并具有良好的可加工性能和不燃性，所以广泛应用于船舶的隔舱板、吊顶和建筑非承重的墙体，以及有防火要求的其它场所。　　硅酸钙板由美国ＯＣＤＧ公司发明，２０世纪７０年代在发达国家推广使用并发展起来，日本和美国是使用这种材料最普遍的国家。经过３０多年的应用，已被证明是一种耐久可靠的建筑材料。虽然硅酸钙板有诸多优点，但也存在着防水性差、抗冲击性能差等缺点。普通硅酸钙板吸水率高达３０％左右，而且饱水后的硅酸钙板抗折强度下降了５０％左右。此外，对保温材料来说，一旦吸水，其导热系数将急剧上升，给制品的存放、包装、运输及现场堆放都带来了很大的麻烦，也限制了其应用范围。　　鉴于硅酸钙板在建筑物上应用的突出优点，如能对硅酸钙板进行改性，使其具有防水性和较高的抗冲击性能、抗压抗折强度等，它的推广应用势必前景广阔。为此，本文采用水性环氧树脂对硅酸钙板进行改性。　　一、水性环氧树脂和固化剂的特性　　水性环氧树脂是环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中的稳定树脂材料，除具有溶剂型环氧树脂涂料的诸多优点外，突出优势表现是可在室温和潮湿或过湿的环境中固化，能与水泥、石灰、石膏等常用的水性胶结物配合，提高强度、韧性和防水性。这是通常的水性丙烯酸材料和水性聚氨酯材料所无法比拟的。水性环氧树脂不含有机溶剂，无空气污染，满足环保要求﹔以水为分散介质，操作性能好，施工工具可用水直接清洗。　　在环氧树脂的应用中，固化剂占有十分重要的位置。环氧树脂本身是一种分子中含有两个（或以上）活性环氧基的低相对分子量化合物，一般相对分子量在３００～２０００之间，具有热塑性，在常温和一般加热条件下，不会固化，因而也不具备良好的机械强度、电气绝缘、耐化学腐蚀等性能，无法直接应用。因此，在环氧树脂中必须加入固化剂，以使其生成立体网状结构产物，从而产生出环氧树脂的各种性能，成为有真正使用价值的环氧材料。目前用于环氧树脂的固化剂种类很多，且还在不断的改进，开发研究也越来越广泛、越来越深入。胺类固化剂是一种最为常用的固化剂，ＤＦＧ－８８固化剂就是其中的一种，它的黏度一般在２０～１００Ｐａ‧ｓ之间，胺值５０～２００（ｍｇＫＯＨ／ｇ），棕色黏稠液体，无机械杂质。改性后的固化剂性能明显有所提高，　　但通常使用时它的用量为化学理论量或稍过量，同时加入少量促进剂、增塑剂（苯甲醇）来提高其固化性能。　　二、改性硅酸钙板的作用机理　　用水性环氧树脂对硅酸钙板进行改性，是将水性环氧树脂和固化剂代替生产过程中的一部分水，使它能与配料充分地搅拌结合在一起，然后经抄取或模压、蒸压养护等工序，制成一种新型的无机建筑材料。　　改性是由在胶凝材料相中水泥的水化和环氧树脂成膜的进程来控制的。在水性环氧树脂中离析出来的水和环氧树脂颗粒与硅酸钙板原料中的Ｃａ２＋、固　　体Ｃａ（ＯＨ）２和集料表面之间发生化学反应，增强了材料之间的粘接，提高了硬化后的硅酸钙板的力学性能。由于水性环氧树脂能在水泥水化前早期成　　膜，随水泥水化的反应，水分越来越少，在一定时间内就能结成三维的网状结构，既节约水性环氧树脂的添加量，也可以在一定程度保持硅酸钙板的耐水性。　　在硅酸钙板高温蒸压养护过程中，在ＳｉＯ２－Ｃａ０－Ｈ２Ｏ反应体系中，保温开始时，首先在石英粉表面形成网状结构的硅酸钙水化产物ＣＳＨ（Ⅱ）和细小纤维状或针状的硅酸钙水化产物ＣＳＨ（Ⅰ）。随着保温时间的延长，石英粉不断溶解，使得内部中空，同时ＣＳＨ（Ⅱ）和ＣＳＨ（Ⅰ）都转化成托贝莫来石晶体。在最后的保温阶段，托贝莫来石晶体基本上全部转变为硬硅钙石，以达到板的强度。在硅酸钙板制作过程中加入水性环氧树脂后，两者能形成一个牢固的整体，对硅酸钙板起到了很好的保护作用，从而使硅酸钙板抗压、抗折强度等力学性能指针以及韧性都有所提高。　　三、改性硅酸钙板制作过程　　１、改性硅酸钙板的制作步骤　　（１）原料由石英粉、消石灰粉、水泥以及耐碱玻璃纤维组成，其质量配比为﹕石英粉３５％～５５％、消石灰粉２４％～３２％、水泥６％～８％、耐碱玻璃纤维１５％～２５％。水性环氧树脂的掺入量占上述所有原料重的５％～２０％，固化剂为水性环氧树脂乳液的２０％～２５％。　　（２）原材料的要求为，３２﹒５级普通硅酸盐水泥，２００目以上石英粉，５ｃｍ长耐碱玻璃纤维，有效钙量在７０以上的消石灰粉，固含量为６０％～７５％的水性环氧树脂，ＤＦＧ－８８固化剂。水性环氧树脂取代同等重量的用水量。　　（３）制作前把水性环氧树脂、固化剂与所需的用水量均匀混合，然后先把所有耐碱玻璃纤维放入搅拌机中，再加入１／２总用水量进行松解。约３分钟后，按顺序投入消石灰粉、水泥、石英粉和剩余的１／２水，再搅拌３分钟左右即制成所需料浆，料浆浓度约１０％～１２％。料浆浓度控制对流浆法生产工艺至关重要，因为流浆法生产中，斗式储浆池和放浆槽内是不采用回水对浆的，制浆的浓度就基本上是流浆口的浓度，只有回料打浆浓度有小部分影响。在制浆过程中，纤维松解用水和打浆用回水必须经过计量，以确保料浆浓度在允许范围内。　　（４）将所得的料浆成坯、高温蒸气养护，最后烘干得到改性后的硅酸钙板。　　２、配合比　　选取一个硅酸钙板配合比作为基准配合比，改变水性环氧树脂在硅酸钙板中的掺入量进行对比分析。水性环氧树脂取代同等重量的用水量。基准配合比为，石英粉﹕消石灰粉﹕水泥﹕耐碱玻璃纤维＝１００﹕６６﹒７﹕１３﹒３﹕４２﹒２。ＤＦＧ－８８固化剂用量为水性环氧树脂用量的２５％。　　３、性能测试　　对不同掺量的水性环氧树脂改性硅酸钙板的的性能进行了测试，并与普通的硅酸钙板进行了比较，结果见表１。　　四、结束语　　水性环氧树脂改性硅酸钙板具有轻质、强度高、防水、抗冲击性能较好、不怕火、隔音好、隔热强、无污染、易加工等优良性能，产品可以钻、锯、钉、　　刨，干法施工作业等，并能大规模工业化生产。我国从事硅酸钙板的生产晚于美日近３０年，与发达国家在技术水平上有一定的差距，应利用国内现有的技　　术装备，克服现存工艺上的缺点，生产出质优价廉的产品以满足不断增长的市场需要。　　本文水性环氧树脂改性硅酸钙板还具有以下优点﹕　　（１）水性环氧树脂可以与水相融，在硅酸钙板配料成型的过程中可以与水很好的结合使用，这是其它树脂产品所不能替代的。　　（２）基材中的消石灰粉和石英粉在压蒸水热反应中所生成的水化产物主要是托贝莫来石晶体，保证了制品强度。水性环氧树脂能经受住１８０℃高温的　　蒸压养护，满足了硅酸钙板在１８０℃高温下蒸压养护的要求。　　（３）水性环氧树脂加入固化剂后呈碱性，硅酸钙板也呈碱性，两者能很好的结合在一起，这也是其它树脂产品不可替代的原因。文章来源：广东工业大学 张荣辉、何远航