Обзор производственных процессов и инженерных применений огнеупорных керамических волокнистых плит

Огнеупорные керамические волокнистые плиты, как новый тип композитного панельного материала, сочетающего традиционные керамические материалы с технологией армирования волокнами, обеспечивают более высокую прочность, большую ударную вязкость и превосходную энергоэффективность для строительной отделки и промышленного машиностроения. В условиях развития строительной керамики и теплоизоляционных материалов в направлении легкости, больших размеров и высоких эксплуатационных характеристик, эти материалы демонстрируют значительную ценность в повышении структурной безопасности, снижении энергопотребления и расширении областей применения.

Тенденции развития и технологические проблемы в отрасли строительной керамики стимулируют непрерывные исследования и разработку новых материалов. Во всем мире строительная керамика давно сохраняет высокие объемы производства и широкое применение, но традиционные керамические панели, как правило, страдают от высокого энергопотребления, большого веса и хрупкости. Поскольку тонкие крупноформатные керамические панели и фарфоровые плиты все чаще используются в фасадах зданий и внутренней отделке, проблемы, такие как деформация, растрескивание и повреждение от ударов во время транспортировки, обработки и монтажа, становятся все более актуальными, предъявляя более высокие требования к механическим свойствам и структурной стабильности керамических изделий.

Исследования высокопрочных и высокопрочных керамических материалов в основном сосредоточены на упрочнении за счет уплотнения, введении армирующих фаз, предварительном напряжении и упрочнении за счет фазовых превращений. Эти методы были подтверждены в экспериментальных исследованиях и некоторых инженерных приложениях, показав свою эффективность в повышении прочности на изгиб и ударной вязкости керамики, но они по-прежнему сталкиваются с такими проблемами, как высокая стоимость, сложные процессы или ограниченная высокотемпературная стабильность в условиях реальной индустриализации, что ограничивает их широкомасштабное внедрение в области строительной керамики.

Технические характеристики процесса производства огнеупорных керамических волокнистых плит обеспечивают новое решение структурных недостатков традиционной керамики, которая является «твердой и хрупкой». Этот материал основан на обычных керамических минеральных сырьевых материалах, таких как глина, каолин и кварцевый песок. После высокотемпературного плавления с помощью высокотемпературного процесса вытягивания изготавливаются микроволоконные стеклянные волокна, и путем ткачества нетканого материала формируется волокнистая сетчатая структура. Впоследствии, посредством многослойного наслоения и процессов отверждения при комнатной температуре, стеклянные волокна соединяются с органическими смолами, образуя огнеупорную керамическую волокнистую плиту со слоистой армированной структурой, что значительно повышает общую ударную вязкость и ударопрочность, сохраняя при этом теплостойкость и долговечность керамики.

Структурный состав и свойства материалов огнеупорных керамических волокнистых плит обеспечивают основу для их применения в различных областях. Материал в основном состоит из диоксида кремния, диоксида циркония и различных оксидов щелочных и щелочноземельных металлов. В зависимости от содержания щелочей, он может быть изготовлен в виде безщелочных, среднещелочных и высокощелочных систем стекловолокна. В структуре плиты неорганическая связующая система улучшает адгезию между слоями волокон, обеспечивая стабильные характеристики с точки зрения механических свойств, электроизоляции, устойчивости к химической коррозии и технологичности обработки.

Результаты испытаний и комплексные характеристики огнеупорной керамической волокнистой плиты показывают объемную плотность приблизительно 2,4–2,76 г/см³, прочность на растяжение 6,3–6,9 МПа и отличное сохранение прочности при средних и высоких температурах. Материал также обладает низким водопоглощением, хорошей огнестойкостью и высокой устойчивостью к химическим средам. Он допускает различные методы обработки, такие как резка и сверление, что соответствует потребностям сложных инженерных условий.

Перспективы применения огнеупорных керамических волокнистых плит расширяются от строительной и отделочной сферы до электротехники, промышленного оборудования и композитных строительных материалов. В системах навесных фасадов и крупноформатных панелях этот материал может значительно улучшить сопротивление изгибу, растрескиванию и ударам крупногабаритных панелей; в электротехнике его превосходные изоляционные и теплостойкие свойства делают его пригодным для термостойких конструктивных элементов; а в цементных и специальных композитных материалах армированная волокнами структура демонстрирует потенциал для замены традиционных армирующих материалов. Благодаря постоянному совершенствованию технологии производства, огнеупорные керамические волокнистые плиты, как ожидается, станут важным технологическим направлением для содействия структурной модернизации и расширению применения керамических материалов.