摘　要：為了改善纖維增強復合保溫板的性能，從提高其抗壓強度、抗拉強度，降低其干密度和吸水率等方面進行研究。試驗結果表明，通過摻加NK―YB03改性劑、VAE乳液，能顯著降低纖維增強復合保溫板的干密度和吸水率，提高其抗壓和抗拉強度，克服纖維增強復合保溫板干密度偏大、抗摶強度低、吸水率高的缺陷。
關鍵詞：纖維增強；復合保溫板；吸水率；抗拉強度；NK―YB03改性劑；VAE乳液

0　引　言

　　纖維增強復合保溫板主要以水泥、粉煤灰等膠凝材料為原料，加入阻燃型聚苯顆粒和增強劑、自制NK―YB03等改性劑，采用科學配比、自動計量，經流水線成型、表面處理、養護、切割、包裝等工藝生產而成。是一種復合新型防火、保溫板材，具有強度高、自重輕、保溫、不易破損、防火、耐候等諸多優點，同時可與抗裂砂漿、輔助材料配合形成集保溫隔熱、防火、抗裂、防水、防滲于一體的防火保溫體系。
　　纖維增強復合保溫板可以彌補EPS(XPS)保溫板防火性能差、高溫產生有害氣體和抗老化性差等問題，同時其韌性優于發泡水泥保溫板，逐步在市場中得到廣泛應用。但目前市場中部分纖維增強復合保溫板存在密度偏大、吸水率高、抗拉強度低的問題，嚴重影響了外墻外保溫系統的安全，因此，如何改善纖維增強復合保溫板的性能顯得尤為重要。本文主要通過優選合適的添加劑，改善纖維增強復合保溫板的力學性能，克服其干密度偏大、抗拉強度低、吸水率高的缺陷。

1　試驗材料及方法

1.1　主要原材料
　　(1)水泥：選用句容臺泥水泥有限公司生產的P.Ⅱ52.5R水泥，實測細度0.28％，比表面積340m²／kg，抗折、抗壓強度3d分別為6.5、31.2MPa，28d分別為9.2、57.3MPa，初凝時間125min，終凝時間為170min，安定性合格。
　　(2)粉煤灰：選用常州國電產I級粉煤灰，細度0.4％，需水量比92％，含水率0.5％，燒失量0.3％，28d活性指數90％，主要化學成分見表1。

　　(3)聚苯顆粒：選用阻燃型原生聚苯顆粒，密度為9kg／m³，或者是經回收破碎的廢聚苯顆粒，2種聚苯顆粒的級配均為2～4 mm。
　　(4)纖維素醚：黏度75000mPa?s，山東赫達股份有限公司生產，其灰分2.0％、水分4.1％、pH值7.5、甲氧基含量19.9％、羥丙氧8.0％、黏度82800 mPa?s。
　　(5)VAE乳液：北京某公司生產。
　　(6)纖維：選用江蘇絲絲緣有限公司生產的聚丙烯纖維，長度10mm，直徑45μm，抗拉強度大于500MPa，延伸率10％～20％，彈性模量大于3.5GPa。
　　(7)NK―YB03自制改性劑：主要成分為憎水劑和塑化劑。
1.2　試驗方法
1.2.1　制備
　　先將膠凝材料與各種添加劑按比例預混，然后加入適量水和乳液攪拌2～3min成均勻料漿，再加入聚苯顆粒攪拌2―3min，待料漿均勻包裹住聚苯顆粒后注入成型設備，雙面刮漿，覆網格布并輥壓成型，養護5～7d即可切割、包裝。
1.2.2　性能測試
　　試件性能測試參照蘇JGT045―2011《復合材料保溫板外墻外保溫系統應用技術規程》進行。

2　試驗結果與分析

　　為了改善纖維增強復合保溫板的性能，降低其干密度和吸水率，提高抗拉強度，本文主要通過以下技術路徑解決：(1)加入聚合物乳液，對聚苯顆粒表面進行包裹和改性處理，提高纖維增強復合保溫板的抗拉強度；
　　(2)加入自制NK―YB03，引入適量微小氣泡，減少單方用水量，并對纖維增強復合保溫板進行憎水等改性處理，從而降低纖維增強復合保溫板的干密度和吸水率，提高產品的性價比。
2.1　粉料用量對纖維增強復合保溫板性能的影響
　　纖維增強復合保溫板中，粉料的用量直接決定了材料的干密度、力學性能以及導熱系數，試驗配比及其性能測試結果見表2。

　　由表2結果可見，粉料的用量宜在200kg／m³左右(3號)，此時纖維增強復合保溫板的干密度小于300kg／m³，抗壓強度大于0.4MPa，均較理想，因此確定干粉料用量為200kg／m³。
2.2　不同聚苯泡沫顆粒對纖維增強復合保溫板性能的影響
　　為了提高纖維增強復合保溫板的性價比，試驗中使用破碎的廢聚苯顆粒全部或部分替代原生聚苯顆粒。測試了不同聚苯顆粒比例對纖維增強復合保溫板性能的影響，結果見表3。

　　由表3結果可知，在原生聚苯顆粒與廢聚苯顆粒體積比1：1時，纖維增強復合保溫板的抗壓強度較全部使用原生聚苯顆粒相差不大，當繼續增大廢聚苯顆粒用量，其抗壓強度下降明顯。因此，綜合考慮材料性價比后，選用原生聚苯顆粒與廢聚苯顆粒配比為1：1，性價比優。
2.3　NK―YB03對纖維增強復合保溫板性能的影晌
　　為了降低纖維增強復合保溫板的吸水率，改善其在潮濕環境下的熱工性能，同時降低干密度、提高力學性能，試驗加入自制的NK―YB03對其進行改性。NK―YB03主要由憎水劑和塑化劑組成，主要作用為：(1)利用NK―YB03中的憎水劑組分對纖維增強復合保溫板進行改性，降低其吸水率；(2)NK―YB03中的塑化劑組分具有一定減水作用，可以降低料漿拌合用水量；(3)NK―YB03中的塑化劑具有一定的引氣作用，可以在纖維增強復合保溫板中引入大量的微小氣泡，降低其干密度和導熱系數。測試不同摻量NK―YB03對纖維增強復合保溫板性能的影響，結果如圖1―圖3。

　　由圖1可知，隨著NK―YB03摻量的增加，纖維增強復合保溫板的吸水率降低明顯，當NK―YB03摻量大于1kg／m3時，纖維增強復合保溫板的吸水率小于10％；隨著摻量繼續增加，吸水率變化不大，當摻量大于3kg／m³時，吸水率反而有所增大，此時，料漿對聚苯顆粒的包裹性開始變差，不利于生產。
　　隨著NK―YB03摻量的增加，其中的憎水劑組分在聚苯顆粒表面吸附，形成一層包覆膜，使聚苯顆粒表面水膜厚度變薄，水泥水化產物更容易填充在聚苯顆粒表面，不僅能降低纖維增強復合保溫板的吸水率，還能一定程度提高其力學性能；但是，當NK―YB03摻量過大時，大量的憎水劑組分吸附在聚苯顆粒表面，使其憎水性過強，水泥水化產物很難填充在聚苯顆粒表面，導致料漿對聚苯顆粒的包裹性變差，使得纖維增強復合保溫板的吸水率和力學性能均變差。
　　由圖2、圖3可知，纖維增強復合保溫板中摻入NK―YB03能進一步降低制品的干密度和導熱系數，改善其熱工性能，且在低摻量下對力學性能有益；但是，當NK―YB03摻量過高時，制品的抗壓強度和抗拉強度會顯著降低。NK―YB03中的塑化劑組分在料漿的攪拌過程中會產生大量微氣泡，均勻填充在聚苯顆粒之間的空隙處以及水泥漿體之間，使用水量降低30％～40％，同時纖維增強復合保溫板的干密度和導熱系數也明顯降低，從而使其具備較好的保溫隔熱性能。但是，隨著NK―YB03摻量的增加，纖維增強復合保溫板中被引入了過多的微氣泡，不僅影響聚苯顆粒與膠凝材料的粘結性，使得其抗壓、抗拉強度明顯下降，同時，其中過多的微氣泡也會導致吸水率增大。
　　根據試驗結果，NK―YB03的摻量在2kg／m³時，纖維增強復合保溫板的干密度為280kg／m³，導熱系數小于0.06W／(m?K)，吸水率小于10％，同時對其抗壓強度、抗拉強度影響不大，符合JGT045―2011標準要求。
2.4　VAE乳液對纖維增強復合保溫板性能的影響
　　為了改善纖維增強復合保溫板的柔韌性，提高其抗拉強度，試驗中摻加適量乳液對其進行改性?？紤]到性價比因素及在低乳液摻量下丙烯酸乳液中鈣離子穩定性相對較差，因此，選用VAE乳液對纖維增強復合保溫板進行改性。測試了不同摻量VAE乳液對其性能的影響，試驗結果如圖4、圖5所示。

　　由圖4、圖5可知，隨著VAE乳液摻量的增加，纖維增強復合保溫板的抗拉強度先有所提高，當VAE乳液摻量超過6kg／m³以后，其抗拉強度略有降低；VAE乳液摻量小于9kg／m³時，對纖維增強復合保溫板的抗壓強度影響不大，但VAE乳液摻量超過9kg／m³時，抗壓強度有一定降低；而VAE乳液摻量的變化對纖維增強復合保溫板的吸水率和軟化系數影響不大。
　　VAE乳液的摻入能改善水泥漿體與聚苯顆粒的浸潤性，隨著水化干燥過程的進行，VAE乳液脫水一部分分散到水泥漿體的空隙中，吸收外界應力；另一部分分散在聚苯顆粒與膠凝材料的界面區，改善聚苯顆粒與膠凝材料的粘結性，從而提高纖維增強復合保溫板的抗拉強度。但是隨著VAE乳液摻量繼續增加，由于其具有一定的引氣作用，會造成纖維增強復合保溫板抗壓強度一定的下降。綜合考慮纖維增強復合保溫板的力學性能以及吸水率和軟化系數，VAE乳液的佳摻量為6kg／m³。

3　結　論

　　(1)纖維增強復合保溫板中粉料的用量宜控制在200kg／m³，原生聚苯顆粒與廢聚苯顆粒體積比為1：1，對抗壓強度影響不大，性價比優。
　　(2)在纖維增強復合保溫板中摻加NK―YB03改性劑，可以降低吸水率、干密度和導熱系數，同時提高力學性能。當NK―YB03的摻量為2kg／m³時，其干密度達到280kg／m³，導熱系數小于0.06 W／(m?K)，其力學性能、吸水率符合JGT045―2011標準要求。
　　(3)在纖維增強復合保溫板中摻加VAE乳液，能夠改善聚苯顆粒與膠凝材料界面區的粘結性，顯著提高其抗壓強度和抗拉強度，VAE乳液的摻量宜控制在6kg／m³。