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实体面材的鉴别与分析
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2008年2月15日15:57

马榴强 北京联合大学生物化学工程学院

  实体面材是近三四十年发明的,近几年广泛使用的高科技建筑装饰材料。其生产涉及高分子材料专业领域,大多数人还不太了解这一产品的性能及鉴别方法,其中也包括部分装饰从业者,尤其是经销人员及橱柜等的生产制造人员。

  实体面材是人工合成的高分子复合材料,可给人以天然石材的感觉,因此国内把此类材料叫做“人造石”。诸如杜邦石、仿云石、无缝石、仿天然大理石等均属于此类产品。与此类产品相类似的理化板、防火板也属于高分子复合材料。根据产品之中有机骨架成分的差异,可以将上述材料分为以下几种:

  ①甲基丙烯酸甲酯类(PMMA,亚克力)类:甲基丙烯酸甲酯通过自由基聚合反应且经交联成为网状结构而成。这类产品的理化性能及装饰效果非常好,可实现无缝粘接,目前约占全球实体面材市场的60%左右。

  ②不饱和聚醋(Polyester)类:由不饱和二元酸、饱和二元酸、二元醇与交联单体等经缩聚反应而成。由于交联单体,如苯乙烯,还可以作为不饱和聚醋的溶剂,所以此类产品若在生产过程中固化交联不完全,则在使用过程中可能会挥发出部分溶剂而引起污染。在实体面材中应用的不饱和聚醋以邻苯型树脂为主,还包括间苯型树脂和乙烯基酷类树脂。目前国内实体面材市场的主要份额为该类产品。

  ③混合使用甲基丙烯酸甲酯与不饱和聚酯类:为克服产品的局限与缺陷,一些企业尝试将PMMA混入Polyeste;中作为产品骨架,但不同生产厂家生产的产品中PMMA所占比例不尽相同。

  ④酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂类:此类产品由苯酚或三聚氰胺与甲醛经缩聚聚合反应而成。与上述产品不同的是,在此类产品中以加入木粉等作为主要填充物,而非以加入石粉等无机粉末为主。

  实体面材产品中除高分子化合物外,还包括填料与颜料。填料一般在实体面材中占30%-65%,要求具备一定的硬度及其他的理化特性。常用的品种有三水合氧化铝、二氧化硅和碳酸钙等。其中三水合氧化铝具有最佳的综合性能,在酸、碱条件下有不易被腐蚀的特性。其他类型的填料,理化性能偏低,但成本较低,可与三水合氧化铝混合使用。颜料占产品成分的0-5%,主要用于对产品外观色彩装饰,同时也起到与填料类似的作用。

  上述实体面材性能各异,装饰效果也常常具有自身的特点,尤其是在价格方面相对较悬殊。为避免市场上的欺诈行为,根据委托,我们对两种未知的实体面材进行了分析鉴定,给出了选用建议。

  1分析鉴定方法

  根据嗅觉进行直观的判断,采用红外谱图对结构进行分析,热重和差热分析物质结构与含量,经综合硬度、冲击强度等分析给出使用建议。

  2结果与讨论

  2.1嗅觉判断

  在通风的环境中,对试样进行破碎、粉碎、研磨等操作,然后感觉物质的气味,结果发现:试样一无气味,试样二有明显的苯乙烯气味。初步判断,试样一为甲基丙烯酸甲酯类实体面材,试样二为不饱和聚酯类实体面材。

  2.2红外分析

  试样一、二的红外谱图见图1。

通过红外谱图可以看出,试样一、二与美国杜邦可丽耐非常接近,但试样二在1600cm-1处有明显的峰,结合嗅觉,此试样为甲基丙烯酸甲酯与不饱和聚酯类共混的产物。用氯仿浸泡上述样品粉末,且对浸泡液进行红外分析,结果与上述谱图类似。这说明制造上述实体面材的固化交联度不高。

  2.3热重和差热分析

  杜邦可丽耐及试样一、二的热重曲线见图2。

 

 

  从热重及DSC曲线可以看出,杜邦可丽耐的急剧分解温度为307.7℃,试样一、二的急剧分解温度均为299.6℃,相比较杜邦可丽耐的耐热性略好。

  根据文献,上述实体面材中的填料主要为三水合氧化铝中。而三水合氧化铝中结晶水的含量约为35%,其急剧失水温度为257.1℃;在600℃下,热失重谱图中的残存物质量应主要为氧化铝含量,此时杜邦可丽耐的数据为46%,即氧化铝含量。反推三水合氧化铝含量约为70%。则树脂含量为30%。而据报导,可丽耐中树脂量为40%。因此,在600℃下,氧化铝中还可能含有结晶水。所以此数据仅作为相互比较。

  按谱图b、c,试样一、二中三水合氧化铝的热分解被树脂曲线所掩盖,试样一在600℃下的残留量为42.3%,试样二为44.2%。因此,试样一的树脂量最高,试样二次之,可丽耐树脂含量最低。

  从DSC的图形相近,可以看出上述树脂的结构具有类似的特点。没有明显看出树脂拼混的特点。

  2.4其它性能分析

  用氯仿擦拭杜邦可丽耐、试样一,会对面板产生损害,且轻轻触动即有粉末产生;同样用氯仿擦拭试样二,表面无明显。

  采用涂料冲击强度仪对试样进行检测,可丽耐与试样一的结果类似,即1Kg重锤,在40-60cm处落下冲击试样,试样无变化;在70cm时,产生细裂纹;在80cm时,细裂纹发展使之破碎碎;而在90cm时,试样直接破碎。然而,采用同样的重锤,在50cm处落下冲击试样二,试样二即破碎。上述结果说明,试样二的耐冲击性能远不及试样一。

  用火在空气中点燃试样边缘,上述试样均有火焰,但离火自熄,没有烟雾。不同的是,试样二有爆燃的火星,且气味较大;而试样一与可丽耐相同,有轻微烧塑料电线的味道。

  上述试样的莫氏硬度在均6-7之间,与玻璃相当。

  3建议

  试样一与可丽耐为同类产品,冲击强度较好,但耐溶剂性较差。建议不要直接有溶剂擦拭。试样二与可丽耐不是同类产品,含有不饱和聚酯成分,虽然有一定的耐溶剂性,但耐冲击性较差。在作为厨房台面时需特别注意。避免大的冲击,如在砧板上剁骨头等。

  与宣传不同的是,在耐热方面、阻燃方面,上述产品均存在一定的缺陷。应建议使用者不要将大于200℃的物品,如热油锅、电炉、烧干的饭锅等直接放在上述台面上,以免损坏。


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