CN103214973B - 一种无机复合粘结剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无机复合粘结剂制备方法，其原料组份及各组份占原料总量的重量百分比为：钠水玻璃10%~50%、钾水玻璃10%~50%、硅溶胶0%~30%、添加剂5%~20%、有机组分1%~30%、稳定剂1%~5%、发泡剂1%~10%。本发明所制备的粘结剂具有以下特点：（1）价格低廉，应用范围广；（2）常温固化，附着力和耐水性较好；（3）粘结强度高。
Description
技术领域
本发明属于粘结材料技术领域，尤其涉及一种无机复合粘结剂及其制备方法。
背景技术
无机粘结剂是一类范围广泛的粘结剂，是指用无机物作为基质的粘结剂，其种类主要有磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、硫酸盐。无机粘结剂有很多突出的特点，使得其在很多领域有着无法取代的地位。无机粘结剂耐高温、耐油性好、粘结强度高，而且原料丰富，价格低廉，使用方便，无毒环保。符合当代社会对环境保护的要求。但是无机粘结剂耐酸碱性和耐水性差，脆性较大，在潮湿的环境下影响其使用。为了能够达到较好的耐酸碱和耐水性能，在其中加入部分有机聚合物，改善无机粘结剂的性能。
专利CN102093822A公布了一种水玻璃粘结剂制备方法，是以钾水玻璃为主要组分，添加缩合磷酸铝、苯甲酸过氧化苯醌制得。通过该方法虽然能制得水玻璃粘结剂，但成分单一，耐水性、粘结强度不是很高，而且苯甲酸过氧化苯醌含有苯基，有较高的毒性，对人体有害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配方合理，性能优异的无机复合粘结剂。本发明的另一目的是提供上述无机复合粘结剂的制备方法。
本发明的技术方案：一种无机复合粘结剂，其特征在于其原料组份及各组份占原料总量的重量百分比为：钠水玻璃10%~50%、钾水玻璃10%~50%、硅溶胶0%~30%、添加剂5%~20%、有机组分1%~30%、稳定剂1%~5%、发泡剂1%~10%。
优选所述有机组分为水性聚丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯乳液、环氧树脂乳液、醋酸乙烯－乙烯共聚乳液或乳胶粉；稳定剂为偶联剂酸性溶液，偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；其中硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、 γ-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷、 γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲（乙）氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，钛酸酯偶联剂为异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙基三（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯或单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯；酸有盐酸、硝酸、醋酸、硫酸、草酸或磷酸；偶联剂酸性溶液的PH值在3-5；添加剂为高铝粉、滑石粉、纳米氧化铝粉末或氧化钙粉末；发泡剂为双氧水、松香、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。
本发明还提供了上述无机复合粘结剂的制备方法，其具体步骤为：①.将钠水玻璃和钾水玻璃混合于三颈烧瓶中，水浴加热搅拌5-10分钟；②.加入硅溶胶，水浴加热搅拌5-10分钟；③.加入稳定剂，水浴加热搅拌5-15分钟；④.加入有机组分，水浴加热搅拌5-25分钟；⑤.加入添加剂，水浴加热搅拌5-30分钟；⑥.搅拌完成倒出，冷却，加入发泡剂搅拌均匀即制得无机复合粘结剂。
优选步骤①-⑤水浴加热温度均为25-60℃，搅拌速度均为500-1500转/分。
本发明中以水玻璃和有机组分为基础，主要起粘结作用。钾水玻璃和钠水玻璃混合是因为钾水玻璃有较好的溃散性和较好的耐水性，能够改善钠水玻璃的这些缺点。硅溶胶的加入是为了增加粘结剂的粘结强度。有机组分能提高粘结剂的粘结强度和耐水性。高铝粉能够改善胶料的耐温性能，提高粘结剂的密实性。发泡剂能减少胶料的使用，降低成本。
有益效果：
（1）、价格低廉，应用范围广；
（2）、常温固化，耐水性好；
（3）、粘结强度高。
具体实施方式
为了便于说明，原料各组分用量均为重量百分比。
实例1
本实例无机粘结剂原料组成如下：
| 钠水玻璃 | 25.54% |
| 钾水玻璃 | 23.70% |
| 硅溶胶 | 27.77% |
| 高铝粉 | 5.57% |
| 3-氨丙基三乙氧基硅烷醋酸溶液,pH=4 | 2.20% |
| 水性聚氨酯乳液 | 13.22% |
| 双氧水 | 2% |
制备过程如下：
1.将钠水玻璃和钾水玻璃混合于三颈烧瓶中，搅拌10分钟。
2.加入硅溶胶，搅拌8分钟。
3.缓慢加入稳定剂，搅拌9分钟。
4.缓慢加入有机组分，搅拌20分钟。
5.加入添加剂，搅拌20分钟。其中步骤1-5过程水浴加热均为50℃，搅拌速度均为500转/分。
6.搅拌完成倒出，冷却到室温。加入发泡剂搅拌均匀即可。
制得的粘结剂发泡倍数(加入发泡剂的粘结剂体积与未加入发泡剂的粘结剂体积比值)为3倍。 测得金属粘结金属对接强度为1.0MPa。
实例2
制备过程如下：
1.将钠水玻璃和钾水玻璃混合于三颈烧瓶中，搅拌8分钟。
2.加入硅溶胶，搅拌5分钟。
3.缓慢加入稳定剂，搅拌15分钟。
4.缓慢加入有机组分，搅拌10分钟。
5.加入添加剂，搅拌30分钟。步骤1-5过程水浴加热均为60℃，搅拌速度均为1000转/分。
6.搅拌之后倒出，冷却到室温。加入发泡剂搅拌均匀即可。
制得的粘结剂发泡倍数(加入发泡剂的粘结剂体积与未加入发泡剂的粘结剂体积比值)为5倍。 测得金属粘结金属对接强度为0.9MPa。
实例3
| 钠水玻璃 | 48.31% |
| 钾水玻璃 | 28.30% |
| 纳米氧化铝粉末 | 9.16% |
| 水性聚丙烯酸酯乳液 | 10% |
| 甲基三乙氧基硅烷草酸溶液，pH=5 | 2．23% |
| 松香 | 2% |
制备过程如下：
1.将钠水玻璃和钾水玻璃混合于三颈烧瓶中，搅拌5分钟。
2.缓慢加入稳定剂，搅拌10分钟。
3.缓慢加入有机组分，搅拌15分钟。
4.加入添加剂，搅拌5分钟。步骤1-4过程水浴加热均为45℃，搅拌速度均为1000转/分。
之后倒出，冷却到室温。加入发泡剂搅拌均匀即可。
制得的粘结剂发泡倍数(加入发泡剂的粘结剂体积与未加入发泡剂的粘结剂体积比值)为3倍。 测得金属粘结金属对接强度为1.5MPa。
实例4
制备过程如下：
1.将钠水玻璃和钾水玻璃混合于三颈烧瓶中，搅拌7分钟。
2.加入硅溶胶，搅拌10分钟。
3.缓慢加入稳定剂，搅拌5分钟。
4.缓慢加入有机组分，搅拌20分钟。
5.加入添加剂，搅拌15分钟。步骤1-5过程水浴加热均为25℃，搅拌速度均为800转/分。
6.搅拌完成倒出，冷却到室温。加入发泡剂搅拌均匀即可。
制得的粘结剂发泡倍数(加入发泡剂的粘结剂体积与未加入发泡剂的粘结剂体积比值)为3倍。 测得金属粘结金属对接强度为1.2MPa。
实例5
制备过程如下：
1.将钠水玻璃和钾水玻璃混合于三颈烧瓶中，搅拌6分钟。
2.加入硅溶胶，搅拌9分钟。
3.缓慢加入稳定剂，搅拌12分钟。
4.缓慢加入有机组分，搅拌5分钟。
5.加入添加剂，搅拌30分钟。步骤1-5过程水浴加热均为35℃，搅拌速度均为1500转/分。
6.搅拌完成倒出，冷却到室温。加入发泡剂搅拌均匀即可。
制得的粘结剂发泡倍数(加入发泡剂的粘结剂体积与未加入发泡剂的粘结剂体积比值)为5倍。 测得金属粘结金属对接强度为1.6MPa。
本发明中的无机粘结剂，各组分及其用量不局限于上述列举的实例。
Claims (3)
1.一种无机复合粘结剂，其特征在于其原料组份及各组份占原料总量的重量百分比为：钠水玻璃10％～50％、钾水玻璃10％～50％、硅溶胶0％～30％、添加剂5％～20％、有机组分1％～30％、稳定剂1％～5％、发泡剂1％～10％；其中所述有机组分为水性聚丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯乳液、环氧树脂乳液、醋酸乙烯－乙烯共聚乳液或乳胶粉；稳定剂为偶联剂酸性溶液，偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；其中硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，钛酸酯偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯或单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯；酸有盐酸、硝酸、醋酸、硫酸、草酸或磷酸；偶联剂酸性溶液的pH值在3-5；添加剂为高铝粉、滑石粉、纳米氧化铝粉末或氧化钙粉末；发泡剂为双氧水、松香、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。
2.一种制备如权利要求1所述的无机复合粘结剂的方法，其具体步骤为：①.将钠水玻璃和钾水玻璃混合于三颈烧瓶中，水浴加热搅拌5-10分钟；②.加入硅溶胶，水浴加热搅拌5-10分钟；③.加入稳定剂，水浴加热搅拌5-15分钟；④.加入有机组分，水浴加热搅拌5-25分钟；⑤.加入添加剂，水浴加热搅拌5-30分钟；⑥.搅拌完成倒出，冷却，加入发泡剂搅拌均匀即制得无机复合粘结剂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤①-⑤水浴加热温度均为25-60℃，搅拌速度均为500-1500转/分。
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