CN108046730A - 一种用于粘结铸石板材的铸石粉胶泥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铸石安装技术领域，具体涉及一种用于粘结铸石板材的铸石粉胶泥及其制备方法。针对现有技术中，由于粘接或安装材料首先被腐蚀或磨损，从而无法充分发挥铸石材料耐腐蚀、耐磨或耐高温的优越性能的问题，本发明的技术方案是：包括粉体部分和液体部分，所述粉体部分与所述液体部分混合，所述粉体部分包括铸石粉、铝合金粉和固化剂；所述液体部分包括水玻璃、呋喃树脂和成膜助剂；所述粉体部分与液体部分的重量比为5∶2。铝合金粉为粉体材料提供更强的力学性能，使得铸石粉胶泥干燥后可以抵抗冲击、拉伸和剪切等力量。成膜助剂的作用是使得干燥后，水玻璃和呋喃树脂可以更容易在铸石粉胶泥表面形成高聚物膜。本发明适用于铸石板的粘接。

Description

一种用于粘结铸石板材的铸石粉胶泥及其制备方法
技术领域
本发明属于铸石安装技术领域，具体涉及一种用于粘结铸石板材的铸石粉胶泥及其制备方法。
背景技术
铸石，是一种经加工而成的硅酸盐结晶材料，采用天然岩石或工业废渣为主要原料，经配料、熔融、浇注、热处理等工序制成的晶体排列规整、质地坚硬、细腻的非金属工业材料。铸石具有很好的耐腐蚀、耐磨性能，已被广泛应用在电力、煤炭、矿山、冶金、化工、建筑等工业部门的严重磨损、腐蚀部位。由于铸石制品的韧性较差，硬度较高，难以切削加工，一般按一定形状和尺寸加工制品。
其固定方式采用砌筑和镶嵌的方法。铸石的传统安砌方法是采用水泥砂浆作粘结材料，在耐磨和防腐方面均有缺陷，特别是防腐蚀能力差，没有充分发挥出铸石在这方面的优越性。另一种方式是在竖壁或铁壳上安装，此时铸石需打孔上螺钉或在铸石板上安铁丝钩，这样给生产带来了很多不便，使得成本提高，并且由于采用了金属部件而不耐酸(碱)腐蚀。还可才哟国内采用硅质胶泥作粘结材料，这种胶泥粘结强度效果较好，但不能用于有水的工程，致使其使用范围较窄。此外，又开发了呋喃树脂胶泥粘贴铸石板材，解决了硅质胶泥的不足，但呋喃树脂胶泥的耐热性较低，在150℃就会碳化，而且造价相当高，同样适用范围不宽。
综上所述，现有的用于粘接或安装铸石的材料的性能不如铸石，导致铸石安装好后，由于粘接或安装材料首先被腐蚀或磨损，从而无法充分发挥铸石材料耐腐蚀、耐磨或耐高温的优越性能。
发明内容
针对上述由于粘接或安装材料首先被腐蚀或磨损，从而无法充分发挥铸石材料耐腐蚀、耐磨或耐高温的优越性能的问题，本发明提供一种用于粘结铸石板材的铸石粉胶泥，其目的在于：使得粘接材料具有与铸石材料一致的性能，从而提高铸石安装好后的性能。
本发明的另一目的是提供一种用于粘结铸石板材的铸石粉胶泥的制备方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于粘结铸石板材的铸石粉胶泥，包括粉体部分和液体部分，所述粉体部分与所述液体部分混合，所述粉体部分包括铸石粉、铝合金粉和固化剂；所述液体部分包括水玻璃、呋喃树脂和成膜助剂；所述粉体部分与液体部分的重量比为5∶2。
采用该技术方案后，铸石粉胶泥中的固体骨料主要由铸石粉和铝合金粉混合构成，铸石粉作为含量最高的主要成分可以使铸石粉胶泥在干燥凝固后，具有十分接近铸石板材的物理和化学性能，保证铸石粉胶泥的耐腐蚀和耐磨性能。铝合金粉具有高强度的特性，在铸石粉胶泥中的作用主要为粉体材料提供更强的力学性能，使得铸石粉胶泥干燥后可以抵抗冲击、拉伸和剪切等力量，使得铸石板材的粘接更加牢固。
液体部分主要利用水玻璃和呋喃树脂干燥脱水后形成的高聚物，使得固体部分的粉末材料粘接为一体。因为在固体材料中加入的铝合金粉虽然提高了力学性能，增加粘接效果，但是同时会降低铸石粉胶泥的耐腐蚀性能，因此在液体部分特别加入成膜助剂。成膜助剂的作用是使得干燥后，水玻璃和呋喃树脂可以更容易在铸石粉胶泥表面形成高聚物膜，阻止铸石粉胶泥内部的铸石粉和铝合金粉材料与外界的空气和水等接触，从而大大提高了铸石粉胶泥的耐腐蚀性能。
优选的，铝合金粉的型号是Al-6.5Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.5Co-0.30、 Al-7.5Zn-2.5Mg-2Cu-0.2Zr-0.2Cr或Al-8Fe-4Ce中的至少一种。 Al-6.5Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.5Co-0.30和Al-7.5Zn-2.5Mg-2Cu-0.2Zr-0.2Cr具有优异的力学性能，Al-8Fe-4Ce则兼具力学性能和耐高温性能。
优选的，铸石粉、铝合金粉和固化剂的重量比为80∶11∶8。
优选的，成膜助剂包含如下重量份的组分：醋丙乳液30-40份、芦荟凝胶2-3份、10，10′- 氧代双吩恶砒0.2-0.3份、硫酸氢钾1-2份、羧酸甘油酯2-4份、三甲基苄基氯化铵1-2份、季戊四醇2-3份、水60-70份。
优选的，水玻璃、呋喃树脂和成膜助剂的重量比为20∶5∶1。
一种用于粘结铸石板材的铸石粉胶泥的制备方法，包括如下步骤：
[1]将铸石粉、铝合金粉和固化剂按比例混合，获得粉体部分；
[2]将水玻璃、呋喃树脂和成膜助剂按比例混合，获得液体部分；
[3]将步骤[1]获得的粉体部分和步骤[2]获得的液体部分按照重量比5∶2调和形成铸石粉胶泥。
优选的，水玻璃使用前进行化学改性，化学改性的过程为，在水玻璃中加入质量浓度为0.2％聚丙烯酸铵或加入质量浓度为2-3％的三聚磷酸钠。由于氧或氮原子能够与多聚硅酸中硅羟基生成氢键，当它吸附物聚硅酸表面上时都能使表面位能降低。多聚硅酸中的硅羟基于化学改性剂生成氢键后，降低进一步缩聚的倾向，从而提高粘接强度。
优选的，呋喃树脂使用前进行化学改性，化学改性的过程为，将脲醛树脂和糠醇放入反应釜中，用盐酸调节pH＝5～6，加热升温至70至90℃，反应1小时，开始真空脱水，当脱水温度达到80℃以上时，终止反应，冷却至20至25℃，最终得到改性后的呋喃树脂。改性后的呋喃树脂为脲醛呋喃树脂，其脱水更加容易，因而更容易聚合，从而提高粘接强度。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.加入铝合金粉主要为粉体材料提供更强的力学性能，使得铸石粉胶泥干燥后可以抵抗冲击、拉伸和剪切等力量，使得铸石板材的粘接更加牢固。
2.加入成膜助剂使得干燥后，水玻璃和呋喃树脂可以更容易在铸石粉胶泥表面形成高聚物膜，阻止铸石粉胶泥内部的铸石粉和铝合金粉材料与外界的空气和水等接触，从而大大提高了铸石粉胶泥的耐腐蚀性能。
3.铝合金粉采用Al-6.5Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.5Co-0.30或 Al-7.5Zn-2.5Mg-2Cu-0.2Zr-0.2Cr，这两种铝合金粉具有优异的力学性能。
4.铝合金粉采用Al-8Fe-4Ge可兼具力学性能和耐高温性能。
5.水玻璃进行化学改性后，由于氧或氮原子能够与多聚硅酸中硅羟基生成氢键，当它吸附物聚硅酸表面上时都能使表面位能降低。多聚硅酸中的硅羟基于化学改性剂生成氢键后，降低进一步缩聚的倾向，从而提高粘接强度。
6.化学改性后的呋喃树脂为脲醛呋喃树脂，其脱水更加容易，因而更容易聚合，从而提高粘接强度。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本发明所提供的铸石粉胶泥的制备过程如下：
[1]将铸石粉、铝合金粉和固化剂按比例混合，获得粉体部分；
[2]将水玻璃、呋喃树脂和成膜助剂按比例混合，获得液体部分；
[3]将步骤[1]获得的粉体部分和步骤[2]获得的液体部分按照重量比5∶2调和形成铸石粉胶泥。
水玻璃的分子式为Na2O·mSiO2·ηH2O，在步骤[2]混合前，可以对水玻璃进行化学改性。化学改性是指在水玻璃中加入质量浓度为0.2％聚丙烯酸铵或加入质量浓度为2～3％的三聚磷酸钠；由于氧或氮原子能够与多聚硅酸中硅羟基生成氢键，当它吸附物聚硅酸表面上时都能使表面位能降低。多聚硅酸中的硅羟基于化学改性剂生成氢键后，降低进一步缩聚的倾向，从而提高粘接强度。
再将呋喃树脂进行化学改性，树脂是一种高分子有机化合物。糠醇、尿素、甲醛和苯酚是合成呋喃树脂的主要原材料，只有通过复杂的化学反应，才能得到所需要的产物。在脲醛糠醇树脂反应中，首先使尿素过量的甲醛在碱性介质中反应，使其生成二羟甲基脲。由于反应物尿素与甲醛生成一羟甲脲及二羟甲脲所需的活化能较小，所以即使在介质pH值近于7，温度较低的条件下，该反应液比较容易进行。反应如下：
反应物糠醇羟甲脲(主要是二羟甲脲)进一步缩聚而形成树脂的反应，一般称为树脂反应。当在酸性条件下，α位置上的氢原子能羟甲基缩合脱水，形成大分子直链式聚合物呋喃树脂。
糠醇与脲醛在一定的配比下混合，能发生缩聚反应，形成脲醛呋喃树脂。
将呋喃树脂进行化学改性是指将脲醛树脂和糠醇按重量比放入反应釜中，用盐酸调节 pH＝5～6，加热升温至70至90℃，反应1小时，开始真空脱水，当脱水温度达到80℃以上时，终止反应，冷却至20至25℃。
通过上述制备方法，可以制备如实施例1至实施例3中的用于粘结铸石板材的铸石粉胶泥。
实施例1
包括重量比5∶2的粉体部分和液体部分。粉体部分包括重量比80∶11∶8的铸石粉、Al-6.5Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.5Co-0.30型铝合金粉和固化剂。液体部分包括重量比20∶5∶1 的改性水玻璃、脲醛呋喃树脂和成膜助剂。
成膜助剂包含如下重量份的组分：醋丙乳液30份、芦荟凝胶2份、10，10′-氧代双吩恶砒0.2份、硫酸氢钾1份、羧酸甘油酯2份、三甲基苄基氯化铵1份、季戊四醇2份、水60份。
实施例2
包括重量比5：2的粉体部分和液体部分。粉体部分包括重量比80∶11∶8的铸石粉、Al-7.5Zn-2.5Mg-2Cu-0.2Zr-0.2Cr型铝合金粉和固化剂。液体部分包括重量比20∶5∶1的改性水玻璃、脲醛呋喃树脂和成膜助剂。
成膜助剂包含如下重量份的组分：醋丙乳液40份、芦荟凝胶3份、10，10′-氧代双吩恶砒0.3份、硫酸氢钾2份、羧酸甘油酯4份、三甲基苄基氯化铵2份、季戊四醇3份、水70份。
实施例3
包括重量比5∶2的粉体部分和液体部分。粉体部分包括重量比80∶11∶8的铸石粉、Al-8Fe-4Ce型铝合金粉和固化剂。液体部分包括重量比20∶5∶1的改性水玻璃、脲醛呋喃树脂和成膜助剂。
成膜助剂包含如下重量份的组分：醋丙乳液35份、芦荟凝胶2份、10，10′-氧代双吩恶砒0.3份、硫酸氢钾1份、羧酸甘油酯3份、三甲基苄基氯化铵2份、季戊四醇3份、水65份。
实施例1至实施例3的性能与成本，及其与现有的技术中的YJ呋喃胶泥和硅质胶泥的对比如下表所示：
项目 单位 实施例1 实施例2 实施例3 YJ呋喃胶泥 硅质胶泥
压缩强度 MPa ≥40 ≥45 ≥40 ＞60 ≥15
抗拉强度 MPa ≥9 ≥8 ≥8 ＞6 ≥2.5
粘结强度 MPa ≥2.5 ≥2.7 ≥2.6 ＞1.5 ≥1.0
固化时间 h ≤5 ≤5 ≤5 ≤12
耐热性能 ℃ ≤250 ≤250 ≤350 ≤150
难燃性 不易燃 不易燃 不易燃
吸水率 ％ ≤2 ≤2 ≤2 ≤15
售价 8000元以下 8000元以下 8500元以下 2万元以上 5000元以下
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于粘结铸石板材的铸石粉胶泥，包括粉体部分和液体部分，所述粉体部分与所述液体部分混合，其特征在于：所述粉体部分包括铸石粉、铝合金粉和固化剂；所述液体部分包括水玻璃、呋喃树脂和成膜助剂；所述粉体部分与液体部分的重量比为5∶2。
2.按照权利要求1所述的用于粘结铸石板材的铸石粉胶泥，其特征在于：所述铝合金粉的型号是Al-6.5Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.5Co-0.30、Al-7.5Zn-2.5Mg-2Cu-0.2Zr-0.2Cr或Al-8Fe-4Ce中的至少一种。
3.按照权利要求1或2所述的用于粘结铸石板材的铸石粉胶泥，其特征在于：所述铸石粉、铝合金粉和固化剂的重量比为80∶11∶8。
4.按照权利要求1所述的用于粘结铸石板材的铸石粉胶泥，其特征在于，所述成膜助剂包含如下重量份的组分：醋丙乳液30-40份、芦荟凝胶2-3份、10，10′-氧代双吩恶砒0.2-0.3份、硫酸氢钾1-2份、羧酸甘油酯2-4份、三甲基苄基氯化铵1-2份、季戊四醇2-3份、水60-70份。
5.按照权利要求1或4所述的用于粘结铸石板材的铸石粉胶泥，其特征在于：所述水玻璃、呋喃树脂和成膜助剂的重量比为20∶5∶1。
6.一种制备按照权利要求1所述的用于粘结铸石板材的铸石粉胶泥的方法，其特征在于，包括如下步骤：
[1]将铸石粉、铝合金粉和固化剂按比例混合，获得粉体部分；
[2]将水玻璃、呋喃树脂和成膜助剂按比例混合，获得液体部分；
[3]将步骤[1]获得的粉体部分和步骤[2]获得的液体部分按照重量比5∶2调和形成铸石粉胶泥。
7.按照权利要求6所述的用于粘结铸石板材的铸石粉胶泥的制备方法，其特征在于：所述水玻璃使用前进行化学改性，化学改性的过程为，在水玻璃中加入质量浓度为0.2％聚丙烯酸铵或加入质量浓度为2-3％的三聚磷酸钠。
8.按照权利要求6所述的用于粘结铸石板材的铸石粉胶泥的制备方法，其特征在于：所述呋喃树脂使用前进行化学改性，化学改性的过程为，将脲醛树脂和糠醇放入反应釜中，用盐酸调节pH＝5～6，加热升温至70至90℃，反应1小时，开始真空脱水，当脱水温度达到80℃以上时，终止反应，冷却至20至25℃，最终得到改性后的呋喃树脂。
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