摘　要：为了改善纤维增强复合保温板的性能，从提高其抗压强度、抗拉强度，降低其干密度和吸水率等方面进行研究。试验结果表明，通过掺加NK―YB03改性剂、VAE乳液，能显著降低纤维增强复合保温板的干密度和吸水率，提高其抗压和抗拉强度，克服纤维增强复合保温板干密度偏大、抗抟强度低、吸水率高的缺陷。
关键词：纤维增强；复合保温板；吸水率；抗拉强度；NK―YB03改性剂；VAE乳液

0　引　言

　　纤维增强复合保温板主要以水泥、粉煤灰等胶凝材料为原料，加入阻燃型聚苯颗粒和增强剂、自制NK―YB03等改性剂，采用科学配比、自动计量，经流水线成型、表面处理、养护、切割、包装等工艺生产而成。是一种复合新型防火、保温板材，具有强度高、自重轻、保温、不易破损、防火、耐候等诸多优点，同时可与抗裂砂浆、辅助材料配合形成集保温隔热、防火、抗裂、防水、防渗于一体的防火保温体系。
　　纤维增强复合保温板可以弥补EPS(XPS)保温板防火性能差、高温产生有害气体和抗老化性差等问题，同时其韧性优于发泡水泥保温板，逐步在市场中得到广泛应用。但目前市场中部分纤维增强复合保温板存在密度偏大、吸水率高、抗拉强度低的问题，严重影响了外墙外保温系统的安全，因此，如何改善纤维增强复合保温板的性能显得尤为重要。本文主要通过优选合适的添加剂，改善纤维增强复合保温板的力学性能，克服其干密度偏大、抗拉强度低、吸水率高的缺陷。

1　试验材料及方法

1.1　主要原材料
　　(1)水泥：选用句容台泥水泥有限公司生产的P.Ⅱ52.5R水泥，实测细度0.28％，比表面积340m²／kg，抗折、抗压强度3d分别为6.5、31.2MPa，28d分别为9.2、57.3MPa，初凝时间125min，终凝时间为170min，安定性合格。
　　(2)粉煤灰：选用常州国电产I级粉煤灰，细度0.4％，需水量比92％，含水率0.5％，烧失量0.3％，28d活性指数90％，主要化学成分见表1。

　　(3)聚苯颗粒：选用阻燃型原生聚苯颗粒，密度为9kg／m³，或者是经回收破碎的废聚苯颗粒，2种聚苯颗粒的级配均为2～4 mm。
　　(4)纤维素醚：黏度75000mPa・s，山东赫达股份有限公司生产，其灰分2.0％、水分4.1％、pH值7.5、甲氧基含量19.9％、羟丙氧8.0％、黏度82800 mPa・s。
　　(5)VAE乳液：北京某公司生产。
　　(6)纤维：选用江苏丝丝缘有限公司生产的聚丙烯纤维，长度10mm，直径45μm，抗拉强度大于500MPa，延伸率10％～20％，弹性模量大于3.5GPa。
　　(7)NK―YB03自制改性剂：主要成分为憎水剂和塑化剂。
1.2　试验方法
1.2.1　制备
　　先将胶凝材料与各种添加剂按比例预混，然后加入适量水和乳液搅拌2～3min成均匀料浆，再加入聚苯颗粒搅拌2―3min，待料浆均匀包裹住聚苯颗粒后注入成型设备，双面刮浆，覆网格布并辊压成型，养护5～7d即可切割、包装。
1.2.2　性能测试
　　试件性能测试参照苏JGT045―2011《复合材料保温板外墙外保温系统应用技术规程》进行。

2　试验结果与分析

　　为了改善纤维增强复合保温板的性能，降低其干密度和吸水率，提高抗拉强度，本文主要通过以下技术路径解决：(1)加入聚合物乳液，对聚苯颗粒表面进行包裹和改性处理，提高纤维增强复合保温板的抗拉强度；
　　(2)加入自制NK―YB03，引入适量微小气泡，减少单方用水量，并对纤维增强复合保温板进行憎水等改性处理，从而降低纤维增强复合保温板的干密度和吸水率，提高产品的性价比。
2.1　粉料用量对纤维增强复合保温板性能的影响
　　纤维增强复合保温板中，粉料的用量直接决定了材料的干密度、力学性能以及导热系数，试验配比及其性能测试结果见表2。

　　由表2结果可见，粉料的用量宜在200kg／m³左右(3号)，此时纤维增强复合保温板的干密度小于300kg／m³，抗压强度大于0.4MPa，均较理想，因此确定干粉料用量为200kg／m³。
2.2　不同聚苯泡沫颗粒对纤维增强复合保温板性能的影响
　　为了提高纤维增强复合保温板的性价比，试验中使用破碎的废聚苯颗粒全部或部分替代原生聚苯颗粒。测试了不同聚苯颗粒比例对纤维增强复合保温板性能的影响，结果见表3。

　　由表3结果可知，在原生聚苯颗粒与废聚苯颗粒体积比1：1时，纤维增强复合保温板的抗压强度较全部使用原生聚苯颗粒相差不大，当继续增大废聚苯颗粒用量，其抗压强度下降明显。因此，综合考虑材料性价比后，选用原生聚苯颗粒与废聚苯颗粒配比为1：1，性价比优。
2.3　NK―YB03对纤维增强复合保温板性能的影晌
　　为了降低纤维增强复合保温板的吸水率，改善其在潮湿环境下的热工性能，同时降低干密度、提高力学性能，试验加入自制的NK―YB03对其进行改性。NK―YB03主要由憎水剂和塑化剂组成，主要作用为：(1)利用NK―YB03中的憎水剂组分对纤维增强复合保温板进行改性，降低其吸水率；(2)NK―YB03中的塑化剂组分具有一定减水作用，可以降低料浆拌合用水量；(3)NK―YB03中的塑化剂具有一定的引气作用，可以在纤维增强复合保温板中引入大量的微小气泡，降低其干密度和导热系数。测试不同掺量NK―YB03对纤维增强复合保温板性能的影响，结果如图1―图3。

　　由图1可知，随着NK―YB03掺量的增加，纤维增强复合保温板的吸水率降低明显，当NK―YB03掺量大于1kg／m3时，纤维增强复合保温板的吸水率小于10％；随着掺量继续增加，吸水率变化不大，当掺量大于3kg／m³时，吸水率反而有所增大，此时，料浆对聚苯颗粒的包裹性开始变差，不利于生产。
　　随着NK―YB03掺量的增加，其中的憎水剂组分在聚苯颗粒表面吸附，形成一层包覆膜，使聚苯颗粒表面水膜厚度变薄，水泥水化产物更容易填充在聚苯颗粒表面，不仅能降低纤维增强复合保温板的吸水率，还能一定程度提高其力学性能；但是，当NK―YB03掺量过大时，大量的憎水剂组分吸附在聚苯颗粒表面，使其憎水性过强，水泥水化产物很难填充在聚苯颗粒表面，导致料浆对聚苯颗粒的包裹性变差，使得纤维增强复合保温板的吸水率和力学性能均变差。
　　由图2、图3可知，纤维增强复合保温板中掺入NK―YB03能进一步降低制品的干密度和导热系数，改善其热工性能，且在低掺量下对力学性能有益；但是，当NK―YB03掺量过高时，制品的抗压强度和抗拉强度会显著降低。NK―YB03中的塑化剂组分在料浆的搅拌过程中会产生大量微气泡，均匀填充在聚苯颗粒之间的空隙处以及水泥浆体之间，使用水量降低30％～40％，同时纤维增强复合保温板的干密度和导热系数也明显降低，从而使其具备较好的保温隔热性能。但是，随着NK―YB03掺量的增加，纤维增强复合保温板中被引入了过多的微气泡，不仅影响聚苯颗粒与胶凝材料的粘结性，使得其抗压、抗拉强度明显下降，同时，其中过多的微气泡也会导致吸水率增大。
　　根据试验结果，NK―YB03的掺量在2kg／m³时，纤维增强复合保温板的干密度为280kg／m³，导热系数小于0.06W／(m・K)，吸水率小于10％，同时对其抗压强度、抗拉强度影响不大，符合JGT045―2011标准要求。
2.4　VAE乳液对纤维增强复合保温板性能的影响
　　为了改善纤维增强复合保温板的柔韧性，提高其抗拉强度，试验中掺加适量乳液对其进行改性。考虑到性价比因素及在低乳液掺量下丙烯酸乳液中钙离子稳定性相对较差，因此，选用VAE乳液对纤维增强复合保温板进行改性。测试了不同掺量VAE乳液对其性能的影响，试验结果如图4、图5所示。

　　由图4、图5可知，随着VAE乳液掺量的增加，纤维增强复合保温板的抗拉强度先有所提高，当VAE乳液掺量超过6kg／m³以后，其抗拉强度略有降低；VAE乳液掺量小于9kg／m³时，对纤维增强复合保温板的抗压强度影响不大，但VAE乳液掺量超过9kg／m³时，抗压强度有一定降低；而VAE乳液掺量的变化对纤维增强复合保温板的吸水率和软化系数影响不大。
　　VAE乳液的掺入能改善水泥浆体与聚苯颗粒的浸润性，随着水化干燥过程的进行，VAE乳液脱水一部分分散到水泥浆体的空隙中，吸收外界应力；另一部分分散在聚苯颗粒与胶凝材料的界面区，改善聚苯颗粒与胶凝材料的粘结性，从而提高纤维增强复合保温板的抗拉强度。但是随着VAE乳液掺量继续增加，由于其具有一定的引气作用，会造成纤维增强复合保温板抗压强度一定的下降。综合考虑纤维增强复合保温板的力学性能以及吸水率和软化系数，VAE乳液的佳掺量为6kg／m³。

3　结　论

　　(1)纤维增强复合保温板中粉料的用量宜控制在200kg／m³，原生聚苯颗粒与废聚苯颗粒体积比为1：1，对抗压强度影响不大，性价比优。
　　(2)在纤维增强复合保温板中掺加NK―YB03改性剂，可以降低吸水率、干密度和导热系数，同时提高力学性能。当NK―YB03的掺量为2kg／m³时，其干密度达到280kg／m³，导热系数小于0.06 W／(m・K)，其力学性能、吸水率符合JGT045―2011标准要求。
　　(3)在纤维增强复合保温板中掺加VAE乳液，能够改善聚苯颗粒与胶凝材料界面区的粘结性，显著提高其抗压强度和抗拉强度，VAE乳液的掺量宜控制在6kg／m³。