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惠言達(dá)寄語：

擇其所愛，愛其所擇，前四個字是前半生，后四個字，便是余下的歲月了。

大量BAUER電機(jī)BS02-38H/P04LA32/EMV-SP

大量BAUER電機(jī)BS02-38H/P04LA32/EMV-SP

BAUER GBR56/1-A4 (C915) Nr. 68138100

: BAUER BS06-74V/D04LA4-TF

: BAUER BF70Z-44/D09LA4-S/ESX010A9/SP

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: Lenord+Bauer GEL2443 KN1G5K150-E

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: Lenord+Bauer GEL260C-000000B001

: Lenord+Bauer GEL2443KNRG5A030-E

: Lenord+Bauer GEL2444 KN1G3K030-

: danfoss bauer ETB Z008B5 GS 105 V 10.0 NM

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: Camille Bauer SINEAX TI816-5110 990-722

: Lenord+Bauer GEL260-VN00500A003;UB=10-30VDC

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: BAUER RSM3/891.212.1 SO Nr：2050042(motor.2065859-1)

: Lenord+Bauer GEL243Y017

: Lenord+Bauer GEL2432K-RAD600

以煅燒處理后不同粒徑的造紙白泥廢料為合成填料，不飽和聚酯樹脂(UPR)為黏結(jié)劑，采用常溫固化成型工藝合成一種低成本、高性能的人造石裝飾材料。以白泥廢料、固化劑、促進(jìn)劑和潤濕劑為水平因子，人造石彎曲強(qiáng)度為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證分析和討論。結(jié)果表明：白泥能有效阻止人造石斷面裂紋的擴(kuò)展，對人造石彎曲強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和表面質(zhì)量顯著性影響較大。佳成型工藝參數(shù)為：白泥用量200份；潤濕劑用量0.25份；促進(jìn)劑用量1份；固化劑用量3份。

關(guān)鍵詞：人造石；造紙白泥；不飽和聚酯；正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)；綜合性能

造紙白泥是造紙工業(yè)堿回收苛化工段產(chǎn)生的廢棄物，其主要成分為碳酸鈣，含少量硅酸鈣、石灰，鋁、鐵、鎂等化合物以及NaOH(殘堿)和有機(jī)雜質(zhì)等[1]。制漿造紙白泥排放量大，利用率低，給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。目前白泥可替代部分鈣質(zhì)原料，生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥[2-4]、陶瓷[5]等。由于造紙白泥呈堿性，含有部分有機(jī)雜質(zhì)，目前其應(yīng)用研究沒有系統(tǒng)性。樹脂型人造石是以不飽和聚酯樹脂(UPR)為膠結(jié)料，摻入無機(jī)填料及其他助劑經(jīng)一定工藝制備的一種復(fù)合材料[6]。因其具有無毒、無放射性、耐磨耐沖擊、易保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)廣泛用于建筑行業(yè)，如賓館、商店、辦公大樓等[7]。筆者通過對工業(yè)廢料白泥進(jìn)行物化性質(zhì)分析及簡單除雜，擬采用工業(yè)級廢料，在不加以表面改性的條件下制備出符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的人造大理石，從而實(shí)現(xiàn)廢料資源化利用，并彌補(bǔ)天然人造石短缺的現(xiàn)狀。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1原料

造紙白泥，貴州赤天化工集團(tuán)；不飽和聚酯樹脂(UPR)，885#，貴陽金華恒化工有限公司；異辛酸鈷，T-8A，貴陽金華恒化工有限公司；過氧化甲乙酮，TY-D，貴陽金華恒化工有限公司；苯乙烯，TC-SM，貴陽金華恒化工有限公司。

1.2白泥的前處理

(1)pH測試取自工廠的白泥顯堿性，實(shí)驗(yàn)前需將白泥處理為接近中性。將白泥與去離子水按質(zhì)量比1:20混合，攪拌靜置后過濾，所得濾液pH值接近7.0，說明經(jīng)洗滌過濾后的白泥接近中性。用少量硫酸對洗滌廢水進(jìn)行中和，循環(huán)使用。(2)煅燒處理白泥廢料的主要成分為碳酸鈣，其中含有部分有機(jī)雜質(zhì)。圖1為白泥的TG-DSC曲線。從圖1可以看出，接近100℃時出現(xiàn)水蒸氣吸熱峰，760℃時為碳酸鈣的分解吸熱峰，因此，在除去其中有機(jī)雜質(zhì)的同時要保證碳酸鈣主成分不被分解，需在400℃煅燒溫度下對造紙白泥進(jìn)行處理。(3)廢料級配確定為使人造石制品具有一定的尺寸穩(wěn)定性，需增加樹脂中白泥廢料的用量，通過粗、細(xì)復(fù)合廢料搭配降低填料體系的比表面積，進(jìn)而減少樹脂用量，提高制品的強(qiáng)度?？紤]到填料堆砌的緊密程度[8]，依據(jù)粉料“立方密堆積”原理，選取100目與200目的混合粉料作為合成填料。

1.3成型工藝

采用常溫成型工藝制備樹脂型人造石，其工藝流程如圖2所示。

2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1因素水平及正交試驗(yàn)表

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是利用正交表來安排與分析多因素試驗(yàn)的一種設(shè)計(jì)方法[9-10]。以改性白泥用量(A)、潤濕劑苯乙烯用量(B)、促進(jìn)劑異辛酸鈷用量(C)、固化劑過氧化甲乙酮用量(D)為影響因素，大理石彎曲強(qiáng)度為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。正交試驗(yàn)初步選定改性白泥用量200~300份，苯乙烯用量0.25~0.75份，促進(jìn)劑用量0.5~1.5份，固化劑用量1~3份。得出的因素水平如表1所示。選取標(biāo)準(zhǔn)的L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，得出各因素顯著性大小，正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由表2得出各個因素對人造石彎曲強(qiáng)度的影響程度如圖3所示。

2.2正交試驗(yàn)結(jié)果分析

從表2的顯著性分析結(jié)果可以看出，各因素對人造石彎曲強(qiáng)度的影響程度為A>C>B>D，即造紙白泥的顯著性強(qiáng)，其次為促進(jìn)劑和苯乙烯，固化劑的影響小。得出的優(yōu)工藝參數(shù)組合為A1B1C2D3，即當(dāng)白泥用量為200份、苯乙烯用量為0.25份、促進(jìn)劑用量為1份、固化劑用量為3份時，人造石的彎曲強(qiáng)度高(超過40MPa)，符合JC908—2002《實(shí)體面材》檢測要求。

3結(jié)果與討論

3.1白泥用量對人造石抗折性能的影響

由正交試驗(yàn)顯著性分析可知，白泥廢料用量對人造石彎曲強(qiáng)度的影響較為顯著。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析白泥對人造石抗折強(qiáng)度的影響，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，隨著白泥廢料用量的增加，復(fù)合材料的抗折強(qiáng)度逐漸下降。當(dāng)白泥用量超過250份時，復(fù)合材料的抗折強(qiáng)度低于25.7MPa，不能滿足DB44/T768—2010檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。這是由于隨著白泥用量的增加，較多無機(jī)填料得不到充分潤濕，造成內(nèi)部缺陷和氣泡增多致使材料的性能下降。在考慮工業(yè)廢料資源化利用及人造石綜合性能的情況下，初步選擇白泥用量為200份進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)分析。

3.2苯乙烯對人造石性能的影響

由圖3可知苯乙烯對人造石的彎曲強(qiáng)度具有較大影響。在白泥用量為200份的前提下，研究苯乙烯潤濕劑對人造石抗折強(qiáng)度和表面質(zhì)量的影響，結(jié)果如表3所示。從表3可以看出，隨著苯乙烯用量的增加，人造石表面斑印先減少甚消失，而后又出現(xiàn)，其抗折強(qiáng)度則先提高后降低。當(dāng)苯乙烯用量為0.25份時，人造石表面斑印消失，其抗折強(qiáng)度有所提高。這是由于少量苯乙烯可以降低UPR的黏度，使白泥廢料被充分潤濕；且苯乙烯作為交聯(lián)劑，少量摻入可提高樹脂的固化程度，使復(fù)合材料的強(qiáng)度提高。但苯乙烯用量過多時，樹脂反應(yīng)活性增強(qiáng)，固化交聯(lián)速率加快，復(fù)合材料的脆性增大。綜合考慮實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品性能，本實(shí)驗(yàn)選取苯乙烯潤濕劑用量為0.25份進(jìn)行后續(xù)分析。

3.3人造石的微觀形貌

用掃描電子顯微鏡觀察人造石復(fù)合材料表面和沖擊斷面形貌，結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，白泥粉體在UPR中分散較為均勻，潤濕良好(圖5(a))；而人造石斷面較粗糙，說明復(fù)合材料受到?jīng)_擊時，分散均勻的白泥廢料承受載荷，吸收了更多的沖擊能量(圖5(b))。由此可見，白泥廢料的摻入對人造石復(fù)合材料斷面裂紋的擴(kuò)展起到阻礙或終止作用。

4結(jié)論

(1)為去除白泥廢料中有機(jī)雜質(zhì)，需400℃煅燒溫度；粗細(xì)填料的搭配可有效提高無機(jī)填料在有機(jī)溶劑中的潤濕性。(2)通過抗折強(qiáng)度和表面質(zhì)量分析試驗(yàn)驗(yàn)證，在用白泥廢料制備樹脂型人造石的工藝中，白泥極限用量為200份，苯乙烯潤濕劑用量為0.25份。制備出的UPR/造紙白泥復(fù)合材料的力學(xué)性能和表面質(zhì)量均滿足行業(yè)檢測標(biāo)準(zhǔn)要求。(3)通過對人造石進(jìn)行表面和斷面掃描電鏡分析，結(jié)果表明，白泥廢料能有效阻礙和終止復(fù)合材料斷面裂紋的擴(kuò)展。

: BAUER BS06-74V/D05LA4 Artikel-Nr.: 173Z313800

: Lenord+Bauer GEL2443Y005 gel2443ekrg5g150m05

: Bauer Gear Motor GmbH BG30Z-37/D06LA4-TF-S/E003B9

: Lenord+Bauer GEL2443 KM1G3K150-E

: BAUER BK30-64U/D09XA82-TF-D/C2 Artikel-Nr.:188K793300(OLD:19204-1)

: Lenord+Bauer GEL 235Y002

: Lenord+Bauer GEL293 UN10000L033

: BAUER BG70Z-27W/DPE09LA4-D/C3-SP 3-mot:E26212674-5;offer type:BG70Z-27W/DPE09LA4-D/C3-SP，Artikel-Nr.: 188F129000；3-mot:E26212674-5

: Lenord+Bauer GEL2432T-1A0000, Serien: N060469

: danfoss bauer ETB E075B9 GS24V 70NM C2

: bauer gear gmbh ETB E008B8 GS 180 V 8.0 NM

: Lenord+Bauer GEL2443KN1G5K150-E

: BAUER ETB E008B5HN GS 180 V 5 NM

: BAUER BS10Z-74VH/DV05LA4-ST

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: bauer gear gmbh BG50-11/DHE13LA6,Artikel-Nr.: 188B740700

: Lenord+Bauer GEL 2432T-1BC600

: Lenord+Bauer GEL243Y017

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: BAUER BK30Z-31V/D07LA-TF-S/E003B9HN Nr：2065859-1

: Lenord+Bauer GEL2443KMRG3K150-E

: danfoss bauer BG05-11/D05LA4-K/E003B9 Artikel-Nr.: 188B006600

: BAUER E3-10 /DO46-141L K 211194-1

: Lenord+Bauer GEL 2432T-1BC600

: BAUER BS10Z-74VH/DV05LA4-ST Artikel-Nr.: 173F846200

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: Camille Bauer Sineax V611 Temperatur-Messumformer;152504

: danfoss bauer BS02-74VH/D06LA4

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: Lenord+Bauer GEL2443KNRG5A030-E

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: BAUER BG60-11/DSE11LA4-TF-K/ESX070A7

: Camille Bauer SINEAX TI816-5110 990-722

以煅燒處理后不同粒徑的造紙白泥廢料為合成填料，不飽和聚酯樹脂(UPR)為黏結(jié)劑，采用常溫固化成型工藝合成一種低成本、高性能的人造石裝飾材料。以白泥廢料、固化劑、促進(jìn)劑和潤濕劑為水平因子，人造石彎曲強(qiáng)度為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證分析和討論。結(jié)果表明：白泥能有效阻止人造石斷面裂紋的擴(kuò)展，對人造石彎曲強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和表面質(zhì)量顯著性影響較大。佳成型工藝參數(shù)為：白泥用量200份；潤濕劑用量0.25份；促進(jìn)劑用量1份；固化劑用量3份。

關(guān)鍵詞：人造石；造紙白泥；不飽和聚酯；正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)；綜合性能

造紙白泥是造紙工業(yè)堿回收苛化工段產(chǎn)生的廢棄物，其主要成分為碳酸鈣，含少量硅酸鈣、石灰，鋁、鐵、鎂等化合物以及NaOH(殘堿)和有機(jī)雜質(zhì)等[1]。制漿造紙白泥排放量大，利用率低，給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。目前白泥可替代部分鈣質(zhì)原料，生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥[2-4]、陶瓷[5]等。由于造紙白泥呈堿性，含有部分有機(jī)雜質(zhì)，目前其應(yīng)用研究沒有系統(tǒng)性。樹脂型人造石是以不飽和聚酯樹脂(UPR)為膠結(jié)料，摻入無機(jī)填料及其他助劑經(jīng)一定工藝制備的一種復(fù)合材料[6]。因其具有無毒、無放射性、耐磨耐沖擊、易保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)廣泛用于建筑行業(yè)，如賓館、商店、辦公大樓等[7]。筆者通過對工業(yè)廢料白泥進(jìn)行物化性質(zhì)分析及簡單除雜，擬采用工業(yè)級廢料，在不加以表面改性的條件下制備出符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的人造大理石，從而實(shí)現(xiàn)廢料資源化利用，并彌補(bǔ)天然人造石短缺的現(xiàn)狀。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1原料

造紙白泥，貴州赤天化工集團(tuán)；不飽和聚酯樹脂(UPR)，885#，貴陽金華恒化工有限公司；異辛酸鈷，T-8A，貴陽金華恒化工有限公司；過氧化甲乙酮，TY-D，貴陽金華恒化工有限公司；苯乙烯，TC-SM，貴陽金華恒化工有限公司。

1.2白泥的前處理

(1)pH測試取自工廠的白泥顯堿性，實(shí)驗(yàn)前需將白泥處理為接近中性。將白泥與去離子水按質(zhì)量比1:20混合，攪拌靜置后過濾，所得濾液pH值接近7.0，說明經(jīng)洗滌過濾后的白泥接近中性。用少量硫酸對洗滌廢水進(jìn)行中和，循環(huán)使用。(2)煅燒處理白泥廢料的主要成分為碳酸鈣，其中含有部分有機(jī)雜質(zhì)。圖1為白泥的TG-DSC曲線。從圖1可以看出，接近100℃時出現(xiàn)水蒸氣吸熱峰，760℃時為碳酸鈣的分解吸熱峰，因此，在除去其中有機(jī)雜質(zhì)的同時要保證碳酸鈣主成分不被分解，需在400℃煅燒溫度下對造紙白泥進(jìn)行處理。(3)廢料級配確定為使人造石制品具有一定的尺寸穩(wěn)定性，需增加樹脂中白泥廢料的用量，通過粗、細(xì)復(fù)合廢料搭配降低填料體系的比表面積，進(jìn)而減少樹脂用量，提高制品的強(qiáng)度?？紤]到填料堆砌的緊密程度[8]，依據(jù)粉料“立方密堆積”原理，選取100目與200目的混合粉料作為合成填料。

1.3成型工藝

采用常溫成型工藝制備樹脂型人造石，其工藝流程如圖2所示。

2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1因素水平及正交試驗(yàn)表

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是利用正交表來安排與分析多因素試驗(yàn)的一種設(shè)計(jì)方法[9-10]。以改性白泥用量(A)、潤濕劑苯乙烯用量(B)、促進(jìn)劑異辛酸鈷用量(C)、固化劑過氧化甲乙酮用量(D)為影響因素，大理石彎曲強(qiáng)度為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。正交試驗(yàn)初步選定改性白泥用量200~300份，苯乙烯用量0.25~0.75份，促進(jìn)劑用量0.5~1.5份，固化劑用量1~3份。得出的因素水平如表1所示。選取標(biāo)準(zhǔn)的L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，得出各因素顯著性大小，正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由表2得出各個因素對人造石彎曲強(qiáng)度的影響程度如圖3所示。

2.2正交試驗(yàn)結(jié)果分析

從表2的顯著性分析結(jié)果可以看出，各因素對人造石彎曲強(qiáng)度的影響程度為A>C>B>D，即造紙白泥的顯著性強(qiáng)，其次為促進(jìn)劑和苯乙烯，固化劑的影響小。得出的優(yōu)工藝參數(shù)組合為A1B1C2D3，即當(dāng)白泥用量為200份、苯乙烯用量為0.25份、促進(jìn)劑用量為1份、固化劑用量為3份時，人造石的彎曲強(qiáng)度高(超過40MPa)，符合JC908—2002《實(shí)體面材》檢測要求。

3結(jié)果與討論

3.1白泥用量對人造石抗折性能的影響

由正交試驗(yàn)顯著性分析可知，白泥廢料用量對人造石彎曲強(qiáng)度的影響較為顯著。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析白泥對人造石抗折強(qiáng)度的影響，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，隨著白泥廢料用量的增加，復(fù)合材料的抗折強(qiáng)度逐漸下降。當(dāng)白泥用量超過250份時，復(fù)合材料的抗折強(qiáng)度低于25.7MPa，不能滿足DB44/T768—2010檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。這是由于隨著白泥用量的增加，較多無機(jī)填料得不到充分潤濕，造成內(nèi)部缺陷和氣泡增多致使材料的性能下降。在考慮工業(yè)廢料資源化利用及人造石綜合性能的情況下，初步選擇白泥用量為200份進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)分析。

3.2苯乙烯對人造石性能的影響

由圖3可知苯乙烯對人造石的彎曲強(qiáng)度具有較大影響。在白泥用量為200份的前提下，研究苯乙烯潤濕劑對人造石抗折強(qiáng)度和表面質(zhì)量的影響，結(jié)果如表3所示。從表3可以看出，隨著苯乙烯用量的增加，人造石表面斑印先減少甚消失，而后又出現(xiàn)，其抗折強(qiáng)度則先提高后降低。當(dāng)苯乙烯用量為0.25份時，人造石表面斑印消失，其抗折強(qiáng)度有所提高。這是由于少量苯乙烯可以降低UPR的黏度，使白泥廢料被充分潤濕；且苯乙烯作為交聯(lián)劑，少量摻入可提高樹脂的固化程度，使復(fù)合材料的強(qiáng)度提高。但苯乙烯用量過多時，樹脂反應(yīng)活性增強(qiáng)，固化交聯(lián)速率加快，復(fù)合材料的脆性增大。綜合考慮實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品性能，本實(shí)驗(yàn)選取苯乙烯潤濕劑用量為0.25份進(jìn)行后續(xù)分析。

3.3人造石的微觀形貌

用掃描電子顯微鏡觀察人造石復(fù)合材料表面和沖擊斷面形貌，結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，白泥粉體在UPR中分散較為均勻，潤濕良好(圖5(a))；而人造石斷面較粗糙，說明復(fù)合材料受到?jīng)_擊時，分散均勻的白泥廢料承受載荷，吸收了更多的沖擊能量(圖5(b))。由此可見，白泥廢料的摻入對人造石復(fù)合材料斷面裂紋的擴(kuò)展起到阻礙或終止作用。

4結(jié)論

(1)為去除白泥廢料中有機(jī)雜質(zhì)，需400℃煅燒溫度；粗細(xì)填料的搭配可有效提高無機(jī)填料在有機(jī)溶劑中的潤濕性。(2)通過抗折強(qiáng)度和表面質(zhì)量分析試驗(yàn)驗(yàn)證，在用白泥廢料制備樹脂型人造石的工藝中，白泥極限用量為200份，苯乙烯潤濕劑用量為0.25份。制備出的UPR/造紙白泥復(fù)合材料的力學(xué)性能和表面質(zhì)量均滿足行業(yè)檢測標(biāo)準(zhǔn)要求。(3)通過對人造石進(jìn)行表面和斷面掃描電鏡分析，結(jié)果表明，白泥廢料能有效阻礙和終止復(fù)合材料斷面裂紋的擴(kuò)展。

: Lenord+Bauer GEL 2432T-1BC600

: Lenord+Bauer GEL2443KNRR5A200ME

: BAUER BS06-62U/D06LA4/MG ID.74127

: danfoss bauer BS04-62U/DUWL04LA8 Artikel-Nr.: 188H316500

: BAUER BS40G10-61U/D06LA4-M/E003B9/SP,Artikel-Nr.:188B729500

: BAUER BS02-37V/D04LA4/SP NR：25626227-6

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: Camille Bauer PK 610 Programmierkabel;137887

: Lenord+Bauer GEL 2432T-1BC600

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: BAUER BG06-31/D06LA4-TF/SP 173B713500（25175699-2）

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: Camille Bauer SINEAX TI816-5110 990-722

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: Bauer Gear Motor GmbH BG40-37/DW11LA12-TOF-FV/SP（25651584-1/173H5447）

: Lenord+Bauer GEL 2432T-1BC600

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: BAUER BG05-31/D05LA4/SP(No.25702568-8)

: BAUER BS04-71V/D06LA4 Artikel-Nr.: 188J198000

以煅燒處理后不同粒徑的造紙白泥廢料為合成填料，不飽和聚酯樹脂(UPR)為黏結(jié)劑，采用常溫固化成型工藝合成一種低成本、高性能的人造石裝飾材料。以白泥廢料、固化劑、促進(jìn)劑和潤濕劑為水平因子，人造石彎曲強(qiáng)度為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證分析和討論。結(jié)果表明：白泥能有效阻止人造石斷面裂紋的擴(kuò)展，對人造石彎曲強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和表面質(zhì)量顯著性影響較大。佳成型工藝參數(shù)為：白泥用量200份；潤濕劑用量0.25份；促進(jìn)劑用量1份；固化劑用量3份。

關(guān)鍵詞：人造石；造紙白泥；不飽和聚酯；正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)；綜合性能

造紙白泥是造紙工業(yè)堿回收苛化工段產(chǎn)生的廢棄物，其主要成分為碳酸鈣，含少量硅酸鈣、石灰，鋁、鐵、鎂等化合物以及NaOH(殘堿)和有機(jī)雜質(zhì)等[1]。制漿造紙白泥排放量大，利用率低，給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。目前白泥可替代部分鈣質(zhì)原料，生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥[2-4]、陶瓷[5]等。由于造紙白泥呈堿性，含有部分有機(jī)雜質(zhì)，目前其應(yīng)用研究沒有系統(tǒng)性。樹脂型人造石是以不飽和聚酯樹脂(UPR)為膠結(jié)料，摻入無機(jī)填料及其他助劑經(jīng)一定工藝制備的一種復(fù)合材料[6]。因其具有無毒、無放射性、耐磨耐沖擊、易保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)廣泛用于建筑行業(yè)，如賓館、商店、辦公大樓等[7]。筆者通過對工業(yè)廢料白泥進(jìn)行物化性質(zhì)分析及簡單除雜，擬采用工業(yè)級廢料，在不加以表面改性的條件下制備出符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的人造大理石，從而實(shí)現(xiàn)廢料資源化利用，并彌補(bǔ)天然人造石短缺的現(xiàn)狀。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1原料

造紙白泥，貴州赤天化工集團(tuán)；不飽和聚酯樹脂(UPR)，885#，貴陽金華恒化工有限公司；異辛酸鈷，T-8A，貴陽金華恒化工有限公司；過氧化甲乙酮，TY-D，貴陽金華恒化工有限公司；苯乙烯，TC-SM，貴陽金華恒化工有限公司。

1.2白泥的前處理

(1)pH測試取自工廠的白泥顯堿性，實(shí)驗(yàn)前需將白泥處理為接近中性。將白泥與去離子水按質(zhì)量比1:20混合，攪拌靜置后過濾，所得濾液pH值接近7.0，說明經(jīng)洗滌過濾后的白泥接近中性。用少量硫酸對洗滌廢水進(jìn)行中和，循環(huán)使用。(2)煅燒處理白泥廢料的主要成分為碳酸鈣，其中含有部分有機(jī)雜質(zhì)。圖1為白泥的TG-DSC曲線。從圖1可以看出，接近100℃時出現(xiàn)水蒸氣吸熱峰，760℃時為碳酸鈣的分解吸熱峰，因此，在除去其中有機(jī)雜質(zhì)的同時要保證碳酸鈣主成分不被分解，需在400℃煅燒溫度下對造紙白泥進(jìn)行處理。(3)廢料級配確定為使人造石制品具有一定的尺寸穩(wěn)定性，需增加樹脂中白泥廢料的用量，通過粗、細(xì)復(fù)合廢料搭配降低填料體系的比表面積，進(jìn)而減少樹脂用量，提高制品的強(qiáng)度?？紤]到填料堆砌的緊密程度[8]，依據(jù)粉料“立方密堆積”原理，選取100目與200目的混合粉料作為合成填料。

1.3成型工藝

采用常溫成型工藝制備樹脂型人造石，其工藝流程如圖2所示。

2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1因素水平及正交試驗(yàn)表

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是利用正交表來安排與分析多因素試驗(yàn)的一種設(shè)計(jì)方法[9-10]。以改性白泥用量(A)、潤濕劑苯乙烯用量(B)、促進(jìn)劑異辛酸鈷用量(C)、固化劑過氧化甲乙酮用量(D)為影響因素，大理石彎曲強(qiáng)度為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。正交試驗(yàn)初步選定改性白泥用量200~300份，苯乙烯用量0.25~0.75份，促進(jìn)劑用量0.5~1.5份，固化劑用量1~3份。得出的因素水平如表1所示。選取標(biāo)準(zhǔn)的L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，得出各因素顯著性大小，正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由表2得出各個因素對人造石彎曲強(qiáng)度的影響程度如圖3所示。

2.2正交試驗(yàn)結(jié)果分析

從表2的顯著性分析結(jié)果可以看出，各因素對人造石彎曲強(qiáng)度的影響程度為A>C>B>D，即造紙白泥的顯著性強(qiáng)，其次為促進(jìn)劑和苯乙烯，固化劑的影響小。得出的優(yōu)工藝參數(shù)組合為A1B1C2D3，即當(dāng)白泥用量為200份、苯乙烯用量為0.25份、促進(jìn)劑用量為1份、固化劑用量為3份時，人造石的彎曲強(qiáng)度高(超過40MPa)，符合JC908—2002《實(shí)體面材》檢測要求。

3結(jié)果與討論

3.1白泥用量對人造石抗折性能的影響

由正交試驗(yàn)顯著性分析可知，白泥廢料用量對人造石彎曲強(qiáng)度的影響較為顯著。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析白泥對人造石抗折強(qiáng)度的影響，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，隨著白泥廢料用量的增加，復(fù)合材料的抗折強(qiáng)度逐漸下降。當(dāng)白泥用量超過250份時，復(fù)合材料的抗折強(qiáng)度低于25.7MPa，不能滿足DB44/T768—2010檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。這是由于隨著白泥用量的增加，較多無機(jī)填料得不到充分潤濕，造成內(nèi)部缺陷和氣泡增多致使材料的性能下降。在考慮工業(yè)廢料資源化利用及人造石綜合性能的情況下，初步選擇白泥用量為200份進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)分析。

3.2苯乙烯對人造石性能的影響

由圖3可知苯乙烯對人造石的彎曲強(qiáng)度具有較大影響。在白泥用量為200份的前提下，研究苯乙烯潤濕劑對人造石抗折強(qiáng)度和表面質(zhì)量的影響，結(jié)果如表3所示。從表3可以看出，隨著苯乙烯用量的增加，人造石表面斑印先減少甚消失，而后又出現(xiàn)，其抗折強(qiáng)度則先提高后降低。當(dāng)苯乙烯用量為0.25份時，人造石表面斑印消失，其抗折強(qiáng)度有所提高。這是由于少量苯乙烯可以降低UPR的黏度，使白泥廢料被充分潤濕；且苯乙烯作為交聯(lián)劑，少量摻入可提高樹脂的固化程度，使復(fù)合材料的強(qiáng)度提高。但苯乙烯用量過多時，樹脂反應(yīng)活性增強(qiáng)，固化交聯(lián)速率加快，復(fù)合材料的脆性增大。綜合考慮實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品性能，本實(shí)驗(yàn)選取苯乙烯潤濕劑用量為0.25份進(jìn)行后續(xù)分析。

3.3人造石的微觀形貌

用掃描電子顯微鏡觀察人造石復(fù)合材料表面和沖擊斷面形貌，結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，白泥粉體在UPR中分散較為均勻，潤濕良好(圖5(a))；而人造石斷面較粗糙，說明復(fù)合材料受到?jīng)_擊時，分散均勻的白泥廢料承受載荷，吸收了更多的沖擊能量(圖5(b))。由此可見，白泥廢料的摻入對人造石復(fù)合材料斷面裂紋的擴(kuò)展起到阻礙或終止作用。

4結(jié)論

(1)為去除白泥廢料中有機(jī)雜質(zhì)，需400℃煅燒溫度；粗細(xì)填料的搭配可有效提高無機(jī)填料在有機(jī)溶劑中的潤濕性。(2)通過抗折強(qiáng)度和表面質(zhì)量分析試驗(yàn)驗(yàn)證，在用白泥廢料制備樹脂型人造石的工藝中，白泥極限用量為200份，苯乙烯潤濕劑用量為0.25份。制備出的UPR/造紙白泥復(fù)合材料的力學(xué)性能和表面質(zhì)量均滿足行業(yè)檢測標(biāo)準(zhǔn)要求。(3)通過對人造石進(jìn)行表面和斷面掃描電鏡分析，結(jié)果表明，白泥廢料能有效阻礙和終止復(fù)合材料斷面裂紋的擴(kuò)展。

: danfoss bauer BG05-11/PO4LA32/EMV 3-mot:1796258-4

: Lenord+Bauer GEL 2432T-1B0000

: Bauer Gear Motor GmbH BS10Z-74VH/DV05LA4 0.18KW，971269-6

: BAUER BG20-11/DHE09XA4 Artikel-Nr.: 188F640100

: danfoss bauer PNF05LA30-G/SP/ ID:25212836

: Lenord+Bauer GEL2443KN1G5K150-E

: BAUER BG06-31/D06LA4-TF/SP 26100853-9

: BAUER BG06-31/D04LA4/SP 173F350600 （26223350-1）

: BAUER BS06-31V/DWL08LA12-TF-ST Nr.: 188K992300

: BAUER SG3 575B（old SG3 575A）

: BAUER BS06-62U/D06LA4-ST/MG NR.25101032-19

: danfoss bauer ETB Z008B5 GS 105 V 10.0 NM

: Lenord+Bauer GEL 2432T-1BC600

: BAUER BS02-38H/DU04LA4-S/E003B4/SP 173G675500(1947252)

: Lenord+Bauer GEL243Y017

: BAUER BS06-62U/D06LS4/MG

: Lenord+Bauer GEL 209-TN01024C001

: BAUER BS04-64U/P04LA10-ZW Artikel-Nr.: 171Z2340

: Lenord+Bauer GEL235Y002-235SG1312BDS

: Camille Bauer SINEAX TI816-5110 990-722

: Lenord+Bauer GEL2432K-RAD600

: Lenord+Bauer GEL2443 Y012

: Lenord+Bauer GEL2443KZRG3K050-E

: Bauer Gear Motor ETB ESX125A9 GS180V 85NM

: Lenord+Bauer GEL2443KN1G5K150-E

: Bauer Geared Motors BS20-24V/D08MA4-K/ESX010A5

: Lenord+Bauer GEL 2432T-1BC600

: danfoss bauer PNF05LA30-G/SP/ ID:25212836

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: Lenord+Bauer GEL2443 KNRG5K250-E

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: BAUER BG50-37/DSE09LA4(old type B26667,BG50-37/D09LA4)

: BAUER SG3 575B（old SG3 575A）

: Lenord+Bauer GEL2443 Y004

以煅燒處理后不同粒徑的造紙白泥廢料為合成填料，不飽和聚酯樹脂(UPR)為黏結(jié)劑，采用常溫固化成型工藝合成一種低成本、高性能的人造石裝飾材料。以白泥廢料、固化劑、促進(jìn)劑和潤濕劑為水平因子，人造石彎曲強(qiáng)度為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證分析和討論。結(jié)果表明：白泥能有效阻止人造石斷面裂紋的擴(kuò)展，對人造石彎曲強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和表面質(zhì)量顯著性影響較大。佳成型工藝參數(shù)為：白泥用量200份；潤濕劑用量0.25份；促進(jìn)劑用量1份；固化劑用量3份。

關(guān)鍵詞：人造石；造紙白泥；不飽和聚酯；正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)；綜合性能

造紙白泥是造紙工業(yè)堿回收苛化工段產(chǎn)生的廢棄物，其主要成分為碳酸鈣，含少量硅酸鈣、石灰，鋁、鐵、鎂等化合物以及NaOH(殘堿)和有機(jī)雜質(zhì)等[1]。制漿造紙白泥排放量大，利用率低，給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。目前白泥可替代部分鈣質(zhì)原料，生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥[2-4]、陶瓷[5]等。由于造紙白泥呈堿性，含有部分有機(jī)雜質(zhì)，目前其應(yīng)用研究沒有系統(tǒng)性。樹脂型人造石是以不飽和聚酯樹脂(UPR)為膠結(jié)料，摻入無機(jī)填料及其他助劑經(jīng)一定工藝制備的一種復(fù)合材料[6]。因其具有無毒、無放射性、耐磨耐沖擊、易保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)廣泛用于建筑行業(yè)，如賓館、商店、辦公大樓等[7]。筆者通過對工業(yè)廢料白泥進(jìn)行物化性質(zhì)分析及簡單除雜，擬采用工業(yè)級廢料，在不加以表面改性的條件下制備出符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的人造大理石，從而實(shí)現(xiàn)廢料資源化利用，并彌補(bǔ)天然人造石短缺的現(xiàn)狀。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1原料

造紙白泥，貴州赤天化工集團(tuán)；不飽和聚酯樹脂(UPR)，885#，貴陽金華恒化工有限公司；異辛酸鈷，T-8A，貴陽金華恒化工有限公司；過氧化甲乙酮，TY-D，貴陽金華恒化工有限公司；苯乙烯，TC-SM，貴陽金華恒化工有限公司。

1.2白泥的前處理

(1)pH測試取自工廠的白泥顯堿性，實(shí)驗(yàn)前需將白泥處理為接近中性。將白泥與去離子水按質(zhì)量比1:20混合，攪拌靜置后過濾，所得濾液pH值接近7.0，說明經(jīng)洗滌過濾后的白泥接近中性。用少量硫酸對洗滌廢水進(jìn)行中和，循環(huán)使用。(2)煅燒處理白泥廢料的主要成分為碳酸鈣，其中含有部分有機(jī)雜質(zhì)。圖1為白泥的TG-DSC曲線。從圖1可以看出，接近100℃時出現(xiàn)水蒸氣吸熱峰，760℃時為碳酸鈣的分解吸熱峰，因此，在除去其中有機(jī)雜質(zhì)的同時要保證碳酸鈣主成分不被分解，需在400℃煅燒溫度下對造紙白泥進(jìn)行處理。(3)廢料級配確定為使人造石制品具有一定的尺寸穩(wěn)定性，需增加樹脂中白泥廢料的用量，通過粗、細(xì)復(fù)合廢料搭配降低填料體系的比表面積，進(jìn)而減少樹脂用量，提高制品的強(qiáng)度。考慮到填料堆砌的緊密程度[8]，依據(jù)粉料“立方密堆積”原理，選取100目與200目的混合粉料作為合成填料。

1.3成型工藝

采用常溫成型工藝制備樹脂型人造石，其工藝流程如圖2所示。

2正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1因素水平及正交試驗(yàn)表

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是利用正交表來安排與分析多因素試驗(yàn)的一種設(shè)計(jì)方法[9-10]。以改性白泥用量(A)、潤濕劑苯乙烯用量(B)、促進(jìn)劑異辛酸鈷用量(C)、固化劑過氧化甲乙酮用量(D)為影響因素，大理石彎曲強(qiáng)度為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。正交試驗(yàn)初步選定改性白泥用量200~300份，苯乙烯用量0.25~0.75份，促進(jìn)劑用量0.5~1.5份，固化劑用量1~3份。得出的因素水平如表1所示。選取標(biāo)準(zhǔn)的L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，得出各因素顯著性大小，正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由表2得出各個因素對人造石彎曲強(qiáng)度的影響程度如圖3所示。

2.2正交試驗(yàn)結(jié)果分析

從表2的顯著性分析結(jié)果可以看出，各因素對人造石彎曲強(qiáng)度的影響程度為A>C>B>D，即造紙白泥的顯著性強(qiáng)，其次為促進(jìn)劑和苯乙烯，固化劑的影響小。得出的優(yōu)工藝參數(shù)組合為A1B1C2D3，即當(dāng)白泥用量為200份、苯乙烯用量為0.25份、促進(jìn)劑用量為1份、固化劑用量為3份時，人造石的彎曲強(qiáng)度高(超過40MPa)，符合JC908—2002《實(shí)體面材》檢測要求。

3結(jié)果與討論

3.1白泥用量對人造石抗折性能的影響

由正交試驗(yàn)顯著性分析可知，白泥廢料用量對人造石彎曲強(qiáng)度的影響較為顯著。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析白泥對人造石抗折強(qiáng)度的影響，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，隨著白泥廢料用量的增加，復(fù)合材料的抗折強(qiáng)度逐漸下降。當(dāng)白泥用量超過250份時，復(fù)合材料的抗折強(qiáng)度低于25.7MPa，不能滿足DB44/T768—2010檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。這是由于隨著白泥用量的增加，較多無機(jī)填料得不到充分潤濕，造成內(nèi)部缺陷和氣泡增多致使材料的性能下降。在考慮工業(yè)廢料資源化利用及人造石綜合性能的情況下，初步選擇白泥用量為200份進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)分析。

3.2苯乙烯對人造石性能的影響

由圖3可知苯乙烯對人造石的彎曲強(qiáng)度具有較大影響。在白泥用量為200份的前提下，研究苯乙烯潤濕劑對人造石抗折強(qiáng)度和表面質(zhì)量的影響，結(jié)果如表3所示。從表3可以看出，隨著苯乙烯用量的增加，人造石表面斑印先減少甚消失，而后又出現(xiàn)，其抗折強(qiáng)度則先提高后降低。當(dāng)苯乙烯用量為0.25份時，人造石表面斑印消失，其抗折強(qiáng)度有所提高。這是由于少量苯乙烯可以降低UPR的黏度，使白泥廢料被充分潤濕；且苯乙烯作為交聯(lián)劑，少量摻入可提高樹脂的固化程度，使復(fù)合材料的強(qiáng)度提高。但苯乙烯用量過多時，樹脂反應(yīng)活性增強(qiáng)，固化交聯(lián)速率加快，復(fù)合材料的脆性增大。綜合考慮實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品性能，本實(shí)驗(yàn)選取苯乙烯潤濕劑用量為0.25份進(jìn)行后續(xù)分析。

3.3人造石的微觀形貌

用掃描電子顯微鏡觀察人造石復(fù)合材料表面和沖擊斷面形貌，結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，白泥粉體在UPR中分散較為均勻，潤濕良好(圖5(a))；而人造石斷面較粗糙，說明復(fù)合材料受到?jīng)_擊時，分散均勻的白泥廢料承受載荷，吸收了更多的沖擊能量(圖5(b))。由此可見，白泥廢料的摻入對人造石復(fù)合材料斷面裂紋的擴(kuò)展起到阻礙或終止作用。

4結(jié)論

(1)為去除白泥廢料中有機(jī)雜質(zhì)，需400℃煅燒溫度；粗細(xì)填料的搭配可有效提高無機(jī)填料在有機(jī)溶劑中的潤濕性。(2)通過抗折強(qiáng)度和表面質(zhì)量分析試驗(yàn)驗(yàn)證，在用白泥廢料制備樹脂型人造石的工藝中，白泥極限用量為200份，苯乙烯潤濕劑用量為0.25份。制備出的UPR/造紙白泥復(fù)合材料的力學(xué)性能和表面質(zhì)量均滿足行業(yè)檢測標(biāo)準(zhǔn)要求。(3)通過對人造石進(jìn)行表面和斷面掃描電鏡分析，結(jié)果表明，白泥廢料能有效阻礙和終止復(fù)合材料斷面裂紋的擴(kuò)展。

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