膠粘劑的應用現在已經越來越廣泛，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。
        由於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係樹脂、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,但這些有機係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 多使用膠體矽、矽酸鈉、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、矽酸鈉和硫酸鋁-氨水三種無機膠黏劑,並對它們進行了兩兩組合實驗:液體氧化鋁與矽酸鈉,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係的不同效果。
        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、幹燥和測定紙張的 相關性能。首先采用標準纖維解離器直接將纖維打散,然後進行重力沉降除渣,最後加入膠黏劑,使用紙 頁抄片器進行抄片;使用噴霧器進行表麵施膠,或采用 一定濃度的氧化鋁溶膠進行浸漬處理;利用烘缸進行幹燥,幹燥後的陶瓷纖維紙用於各項性能的測定。

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℃)灼燒之後的失量,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製品的一項重要技術指標,燒失量越低,製品的耐高溫性能就越好。
                      

         從圖1中可以看出,隨著膠體氧化鋁添加量的不 斷增加,陶瓷纖維紙的抗張指數不斷增大。膠體氧化 鋁的添加量為20%時,陶瓷纖維紙的抗張指數為0.82 N·m/g,膠體氧化鋁用量增加至25%時,抗張指數為 0.91N·m/g,提高了11.0%。當膠體氧化鋁從25% 增加至40%時,抗張指數從0.95N·m/g變化到 1.92N·m/g,提高的百分率依次為13.7%、55.6% 和14.3%。可見,陶瓷纖維紙的抗張指數隨著膠體氧 化鋁用量的增加,一開始提高的速率較低,然後迅速變 大,最後逐步降低。
        同時可以看出,隨著膠體氧化鋁用量的增加,陶瓷纖維紙的燒失量也在逐漸上升。用量從20%到40%, 燒失量依次增加了23.1%、29.1%、7.3%和6.7%, 曲線一開始上升迅速,隨著膠體氧化鋁用量繼續增加, 上升幅度逐漸下降。
        從上述的分析結果可以得到,陶瓷纖維紙的抗張指數隨著膠體氧化鋁用量的增加,出現不斷提高的趨勢,提高的速率是先小後大,最後逐步減小。燒失量的變化也是隨著用量的增加不斷上升,但上升幅度會逐漸下降。
液體氧化鋁的用量
                    
        從圖2中可以看出,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,然後上升幅度會下降。
        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,然後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。
硫酸鋁-氨水的用量：
                       

        從圖3中可以看出,隨著硫酸鋁-氨水添加量的不斷增加,陶瓷纖維的強度性能不斷地得到明顯的改善。 當硫酸鋁-氨水的添加量從80%增加到120%時,陶瓷 纖維的抗張強度不斷提高,特別是當添加量從80%增 加到100%的時候,抗張指數從0.66N·m/g迅速提 高至0.93N·m/g,但添加量再次增加至120%,陶瓷 纖維紙的抗張指數強度僅從0.93N·m/g提高至 0.94N·m/g,增強效果不是很明顯。
        同時可以看出,陶瓷纖維紙的燒失量依次增加了 1.1%,4.7%和2.8%,上升幅度很小。
        從以上的分析結果可以得出,單獨使用硫酸鋁-氨 水作為陶瓷纖維紙的增強劑時,硫酸鋁-氨水的添加量 非常大,達到100%的時候才會出現明顯的效果,而此 時的抗張指數僅為0.93N·m/g,強度非常小,因此 單獨使用硫酸鋁-與氨水對陶瓷纖維紙的增強效果不是特別明顯。
        盡管單獨使用硫酸鋁-氨水時,對陶瓷纖維紙的增強效果不是特別明顯,但是在實際操作時可以看到這兩者能夠使陶瓷纖維分散的更加均勻,有利於紙頁的成型。並且硫酸鋁溶液可以在打漿的時候先加入,由於其呈弱酸性,對纖維的疏解有利。

各種無機膠黏劑及其組合對紙張性能的影響
膠體氧化鋁：
                       

        從圖4中可以看出,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。
液體氧化鋁：
        從圖5中可以看出,單獨使用液體氧化鋁時已經 具有較高的強度,與矽酸配合使用時,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。
                           

結論

       采用液體氧化鋁浸漬的陶瓷纖維紙強度最高,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,可見其耐熱性能並不好。
       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,並且柔軟性好,燒失量遠低於液體氧化鋁,耐熱性能高。聯係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。