CN106590516A - 一种耐高温化工用复合粘结剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐高温化工用复合粘结剂及其制备方法，涉及粘结剂技术领域。本发明由以下原料制成：异氰酸酯固化剂、多官能环氧树脂胶、硼聚硅酸酯、氟聚硅酸酯、磷酸二氢铝、锆溶胶、助剂、玻璃纤维、活性填充剂、无机填料、耐高温改性聚氨酯、水。本发明粘结剂为耐高温化工用复合粘结剂，避免了单一粘结剂存在的技术缺陷，能够作为涂料成膜物质且能够耐受1600℃以上温度，使得涂层成膜后的材料具有优异的耐热性能和胶层强度，耐高温性能好。

Description

一种耐高温化工用复合粘结剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及粘结剂技术领域，具体涉及一种耐高温化工用复合粘结剂及其制备方法。

背景技术

随着工业对于高温环境下作业的材料、结构等的要求越来越高，人们开发了各种各样的高温防护涂层。 通过传统的空气喷涂，在较低温度甚至是常温下成膜且能够耐受高温的粘结剂成为高温防护领域发展的瓶颈问题，这也引起了广大研究人员的兴趣。

目前，常用的粘结剂主要有硅酸盐、磷酸盐和溶胶等几大类。碱金属硅酸盐为硅酸盐类粘结剂的典型代表，其具有低温甚至常温成膜、成本低廉、环保无污染等优点，其缺点是易老化、脆性大、易吸水、耐酸性较差、涂层致密性较差、固化收缩率大等，当然其不够高的耐温性（<1000℃）也限制了其在高温领域的应用；磷酸盐类粘结剂中最常用的为磷酸铝粘结剂。但是，在温度高于1600℃时磷酸铝粘结剂就会熔化，甚至脱落，失去保护作用；溶胶类粘结剂作为成膜物质时，得到的涂膜具有耐酸碱、耐高温、耐磨损等优越的性能，但是由于其本身性质所限，单独的溶胶类粘结剂很难成膜，需要与其他成膜物质配合使用。其中钛溶胶由于其干燥固化后形成的二氧化钛的熔点较低，使得其在超过1600℃的高温防护涂层材料中较少使用。

基于单一粘结剂存在难以回避的技术缺陷，国内外开始研发具有综合优势的复合粘结剂，期望得到具有耐高温且易成膜的粘结剂。因此，开发能够作为涂料成膜物质并且能够耐受1600℃以上温度的粘结剂具有重要的实际意义及广阔的市场前景。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种耐高温化工用复合粘结剂及其制备方法，解决了现有技术中粘结剂不耐高温且不易成膜的的技术问题。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种耐高温化工用复合粘结剂，所述耐高温化工用复合粘结剂由以下重量份的原料制成：异氰酸酯固化剂20-40份、多官能环氧树脂胶15-25份、硼聚硅酸酯16-27份、氟聚硅酸酯20-40份、磷酸二氢铝12-30份、锆溶胶10-16份、助剂8-15份、玻璃纤维5-12份、活性填充剂8-15份、无机填料20-40份、耐高温改性聚氨酯10-18份、水10-50份。

优选的，所述异氰酸酯固化剂为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。

优选的，所述助剂为消泡剂或流平剂。

优选的，所述无机填料为纳米陶土或纳米二氧化硅。

优选的，所述纳米二氧化硅的平均粒径为20-40μm。

优选的，所述玻璃纤维的长度为50-100μm。

优选的，所述多官能环氧树脂胶为四官能和三官能环氧树脂的混合树脂，四官能环氧树脂与三官能环氧树脂的质量配比为100：8-40。

优选的，所述活性填充剂为煅烧高岭土。

优选的，所述锆溶胶为酸性锆溶胶、中性锆溶胶或碱性锆溶胶的一种。

一种耐高温化工用复合粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将多官能环氧树脂胶和耐高温改性聚氨酯放入搅拌机中混合，并加入锆溶胶，搅拌机以800-900r/min的转速搅拌10-15min，得到混合溶液；

S3、向混合溶液中依次加入水、氟聚硅酸酯、硼聚硅酸酯、磷酸二氢铝、异氰酸酯固化剂、助剂、玻璃纤维、活性填充剂、无机填料，50-60℃水浴加热，搅拌1-2h，即可。

本发明提供种耐高温化工用复合粘结剂及其制备方法，与现有技术相比优点在于：

本发明粘结剂为耐高温化工用复合粘结剂，避免了单一粘结剂存在的技术缺陷，能够作为涂料成膜物质且能够耐受1600℃以上温度，本发明加入无机填料和玻璃纤维，进一步提高了复合粘结剂的耐热性能和机械强度，无胶料溢出，使得涂层成膜后的材料具有优异的耐热性能和胶层强度，耐高温性能好；

本发明通过对其组分进行适当选择，得到一个具有良好粘结能力的粘结剂配方，其中锆溶胶干燥固化后分别形成二氧化硅、三氧化二铝和二氧化锆，这些物质均具有较高的熔点，尤其是二氧化锆，其熔点2680℃，耐火度为2200℃，二氧化锆在成膜后，涂层的耐热性高，适配性能好，具有优良的施工性能，容易调节灰缝，固化时间容易控制；

本发明加入煅烧高岭土，增强了复合粘结剂和其他成膜物质之间的相容性，并形成交联点，改善了成膜后的涂层与所要粘结材料的粘结状态，使得涂层致密性好，不易脱落，在高温中具有很好的抗腐蚀性，具有很好的保护作用；

本发明耐高温化工用复合粘结剂适用范围大，可以适用于各种化学工业窑炉及工业锅炉的维修，具备较好的市场前景。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例耐高温化工用复合粘结剂由以下重量份的原料制成：异氰酸酯固化剂20份、多官能环氧树脂胶15份、硼聚硅酸酯16份、氟聚硅酸酯20份、磷酸二氢铝12份、锆溶胶10份、助剂8份、玻璃纤维5份、活性填充剂8份、无机填料20份、耐高温改性聚氨酯10份、水10份；

其中多官能环氧树脂胶为四官能和三官能环氧树脂的混合树脂，四官能环氧树脂与三官能环氧树脂的质量配比为100：8；

本实施例耐高温化工用复合粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将四官能环氧树脂、三官能环氧树脂和耐高温改性聚氨酯放入搅拌机中混合，并加入锆溶胶，搅拌机以800r/min的转速搅拌10min，得到混合溶液；

S3、向混合溶液中依次加入水、氟聚硅酸酯、硼聚硅酸酯、磷酸二氢铝、异氰酸酯固化剂、助剂、玻璃纤维、活性填充剂、无机填料，50℃水浴加热，搅拌1h，即可。

实施例2：

本实施例耐高温化工用复合粘结剂由以下重量份的原料制成：甲苯二异氰酸酯30份、多官能环氧树脂胶20份、硼聚硅酸酯21份、氟聚硅酸酯30份、磷酸二氢铝21份、酸性锆溶胶13份、流平剂12份、玻璃纤维8份、煅烧高岭土11份、纳米二氧化硅30份、耐高温改性聚氨酯14份、水30份；

其中多官能环氧树脂为四官能和三官能环氧树脂的混合树脂，四官能环氧树脂与三官能环氧树脂的质量配比为100：20，纳米二氧化硅的平均粒径为30μm，玻璃纤维的长度为75μm；

本实施例耐高温化工用复合粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将多官能环氧树脂胶和耐高温改性聚氨酯放入搅拌机中混合，并加入酸性锆溶胶，搅拌机以850r/min的转速搅拌12min，得到混合溶液；

S3、向混合溶液中依次加入水、氟聚硅酸酯、硼聚硅酸酯、磷酸二氢铝、甲苯二异氰酸酯、流平剂、玻璃纤维、煅烧高岭土、纳米二氧化硅，55℃水浴加热，搅拌1.5h，即可。

实施例3：

本实施例耐高温化工用复合粘结剂由以下重量份的原料制成：六亚甲基二异氰酸酯40份、多官能环氧树脂胶25份、硼聚硅酸酯27份、氟聚硅酸酯40份、磷酸二氢铝30份、中性锆溶胶16份、消泡剂15份、玻璃纤维12份、活性填充剂15份、纳米陶土40份、耐高温改性聚氨酯18份、水50份；

其中多官能环氧树脂为四官能和三官能环氧树脂的混合树脂，四官能环氧树脂与三官能环氧树脂的质量配比为100：40，玻璃纤维的长度为100μm；

本实施例耐高温化工用复合粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将四官能环氧树脂、三官能环氧树脂和耐高温改性聚氨酯放入搅拌机中混合，并加入中性锆溶胶，搅拌机以900r/min的转速搅拌15min，得到混合溶液；

S3、向混合溶液中依次加入水、氟聚硅酸酯、硼聚硅酸酯、磷酸二氢铝、六亚甲基二异氰酸酯、消泡剂、玻璃纤维、活性填充剂、纳米陶土，60℃水浴加热，搅拌2h，即可。

实施例4：

本实施例耐高温化工用复合粘结剂由以下重量份的原料制成：异氟尔酮二异氰酸酯25份、多官能环氧树脂胶18份、硼聚硅酸酯19份、氟聚硅酸酯26份、磷酸二氢铝17份、碱性锆溶胶11份、流平剂10份、玻璃纤维7份、煅烧高岭土10份、纳米二氧化硅25份、耐高温改性聚氨酯12份、水15份；

其中多官能环氧树脂为四官能和三官能环氧树脂的混合树脂，四官能环氧树脂与三官能环氧树脂的质量配比为100：20，纳米二氧化硅的平均粒径为22μm，玻璃纤维的长度为60μm；

本实施例耐高温化工用复合粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将四官能环氧树脂、三官能环氧树脂和耐高温改性聚氨酯放入搅拌机中混合，并加入碱性锆溶胶，搅拌机以820r/min的转速搅拌11min，得到混合溶液；

S3、向混合溶液中依次加入水、氟聚硅酸酯、硼聚硅酸酯、磷酸二氢铝、异氟尔酮二异氰酸酯、流平剂、玻璃纤维、煅烧高岭土、纳米二氧化硅，52℃水浴加热，搅拌1.2h，即可。

实施例5：

本实施例耐高温化工用复合粘结剂由以下重量份的原料制成：异氰酸酯固化剂36份、多官能环氧树脂胶23份、硼聚硅酸酯24份、氟聚硅酸酯37份、磷酸二氢铝26份、锆溶胶15份、助剂13份、玻璃纤维11份、活性填充剂13份、无机填料35份、耐高温改性聚氨酯16份、水40份；

其中多官能环氧树脂为四官能和三官能环氧树脂的混合树脂，四官能环氧树脂与三官能环氧树脂的质量配比为100：35，异氰酸酯固化剂为异氟尔酮二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯混合而成，玻璃纤维的长度为80μm；

本实施例耐高温化工用复合粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将四官能环氧树脂、三官能环氧树脂和耐高温改性聚氨酯放入搅拌机中混合，并加入锆溶胶，搅拌机以880r/min的转速搅拌14min，得到混合溶液；

S3、向混合溶液中依次加入水、氟聚硅酸酯、硼聚硅酸酯、异氰酸酯固化剂、助剂、玻璃纤维、活性填充剂、无机填料，58℃水浴加热，搅拌1.8h，即可。

综上所述，本发明粘结剂为耐高温化工用复合粘结剂，避免了单一粘结剂存在的技术缺陷，能够作为涂料成膜物质且能够耐受1600℃以上温度，本发明加入无机填料和玻璃纤维，进一步提高了复合粘结剂的耐热性能和机械强度，无胶料溢出，使得涂层成膜后的材料具有优异的耐热性能和胶层强度，耐高温性能好；

本发明通过对其组分进行适当选择，得到一个具有良好粘结能力的粘结剂配方，其中锆溶胶干燥固化后分别形成二氧化硅、三氧化二铝和二氧化锆，这些物质均具有较高的熔点，尤其是二氧化锆，其熔点2680℃，耐火度为2200℃，二氧化锆在成膜后，涂层的耐热性高，适配性能好，具有优良的施工性能，容易调节灰缝，固化时间容易控制；

本发明加入煅烧高岭土，增强了复合粘结剂和其他成膜物质之间的相容性，并形成交联点，改善了成膜后的涂层与所要粘结材料的粘结状态，使得涂层致密性好，不易脱落，在高温中具有很好的抗腐蚀性，具有很好的保护作用；

本发明耐高温化工用复合粘结剂适用范围大，可以适用于各种化学工业窑炉及工业锅炉的维修，具备较好的市场前景。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种耐高温化工用复合粘结剂，其特征在于，所述耐高温化工用复合粘结剂由以下重量份的原料制成：异氰酸酯固化剂20-40份、多官能环氧树脂胶15-25份、硼聚硅酸酯16-27份、氟聚硅酸酯20-40份、磷酸二氢铝12-30份、锆溶胶10-16份、助剂8-15份、玻璃纤维5-12份、活性填充剂8-15份、无机填料20-40份、耐高温改性聚氨酯10-18份、水10-50份。

2.根据权利要求1所述的耐高温化工用复合粘结剂，其特征在于：所述异氰酸酯固化剂为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的耐高温化工用复合粘结剂，其特征在于：所述助剂为消泡剂或流平剂。

4.根据权利要求1所述的耐高温化工用复合粘结剂，其特征在于：所述无机填料为纳米陶土或纳米二氧化硅。

5.根据权利要求4所述的耐高温化工用复合粘结剂，其特征在于：所述纳米二氧化硅的平均粒径为20-40μm。

6.根据权利要求1所述的耐高温化工用复合粘结剂，其特征在于：所述玻璃纤维的长度为50-100μm。

7.根据权利要求1所述的耐高温化工用复合粘结剂，其特征在于：所述多官能环氧树脂胶为四官能和三官能环氧树脂的混合树脂，四官能环氧树脂与三官能环氧树脂的质量配比为100：8-40。

8.根据权利要求1所述的耐高温化工用复合粘结剂，其特征在于：所述活性填充剂为煅烧高岭土。

9.根据权利要求1所述的耐高温化工用复合粘结剂，其特征在于：所述锆溶胶为酸性锆溶胶、中性锆溶胶或碱性锆溶胶的一种。

10.一种如权利要求1-9任一所述的耐高温化工用复合粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料；

S2、将多官能环氧树脂胶和耐高温改性聚氨酯放入搅拌机中混合，并加入锆溶胶，搅拌机以800-900r/min的转速搅拌10-15min，得到混合溶液；

S3、向混合溶液中依次加入水、氟聚硅酸酯、硼聚硅酸酯、磷酸二氢铝、异氰酸酯固化剂、助剂、玻璃纤维、活性填充剂、无机填料，50-60℃水浴加热，搅拌1-2h，即可。