CN108558257B - 一种白水泥基无机胶黏剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种白水泥基无机胶黏剂，属于建筑材料技术领域。本发明按重量份数计，将10～20份竹纤维，8～10份氯化钠，20～30份去离子水混合浸渍，过滤，洗涤，干燥至含水率为8～10%，得预处理竹纤维；将预处理竹纤维与正硅酸乙酯按质量比1：20～1：30混合浸泡，过滤，干燥，高温炭化，即得改性竹纤维；将河沙，白水泥，粉煤灰，硅灰，矿渣，水，硅烷偶联剂，减水剂，桃胶液，蛋白纤维，改性竹纤维和卡波姆搅拌混合，即得白水泥基无机胶黏剂。本发明提供的白水泥基无机胶黏剂具有优异的力学性能。
Description
技术领域
本发明公开了一种白水泥基无机胶黏剂，属于建筑材料技术领域。
背景技术
随着海洋养殖业规模的扩大，贝壳产量逐年上升，在沿海地区形成了丰富的贝壳类资源。由于受地域限制，目前贝壳产品的加工仅停留在传统的饲料添加剂、工艺品等制作方面，应用领域较窄，且没有形成产业化规模，造成其利用率低，在海边形成污染源，污染环境．研究表明，贝壳种类虽然繁多，但其化学组成相似，主要含质量分数为95%的碳酸钙和少量的有机物；经过煅烧、酸洗，可制成胶凝材料或氧化钙纳米尺度高吸附材料。
随着科技的发展，胶粘剂被广泛应用于航天和汽车工业，在一定条件下，具有其他粘结技术不能提供的性能。目前，常见的胶粘剂属于有机高分子化合物，成本较高，且部分有机胶粘剂具有毒性和刺激性，造成环境污染。因此，发展环保型无机胶粘剂将成为市场的主流。在材料科学领域，无机胶粘剂已分支成为独立的研究方向。先进的无机胶粘剂必须满足一定的市场竞争要求，不仅要保证牢固的粘结，还要具有抗冲击性。
传统方法生产白水泥产量低、能耗高，节能降耗是解决其可持续发展的必经之路．利用贝壳烧制白水泥具有以下优点：（1）贝壳中碳酸钙含量较高可替代石灰石原料；（2）贝壳硬度低，易粉磨，可降低粉磨能耗；（3）贝壳高温分解生成多孔性高吸附氧化钙，有利于固相反应进行；（4）贝壳中的氯离子能有提高生料反应能力，促进硅酸盐矿物形成，降低熟料氧化铁含量；（5）贝壳属于绿色生态材料。随着经济发展，白水泥的用量越来越大，主要用于玻璃幕墙、水磨石表面、水泥漆、装饰混凝土及瓷砖的粘贴等。白水泥普遍存在平均标号低的特点，为了改善白水泥的性能，需要对其进行改性处理。目前传统的白水泥基无机胶黏剂还存在力学性能不佳的问题，因此还需对其进行研究。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统白水泥基无机胶黏剂力学性能不佳的问题，提供了一种白水泥基无机胶黏剂。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种白水泥基无机胶黏剂，是由以下重量份数的原料组成：90～100份河沙，40～50份白水泥，10～20份粉煤灰，10～20份硅灰，10～20份矿渣，50～60份水，5～8份硅烷偶联剂，5～8份减水剂，10～20份桃胶液，10～20份蛋白纤维，10～20份改性竹纤维，5～8份卡波姆；
所述白水泥基无机胶黏剂的配制过程为：按原料组成称量各组分原料，将河沙，白水泥，粉煤灰，硅灰，矿渣，水，硅烷偶联剂，减水剂，桃胶液，蛋白纤维，改性竹纤维和卡波姆搅拌混合，即得白水泥基无机胶黏剂。
所述河沙细度模数为2.2～1.6。
所述矿渣为矿渣棉，高炉矿渣，粒化高炉矿渣粉或铜矿渣中的任意一种。
所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂，三聚氰胺高效减水剂或脂肪族高效减水剂中的任意一种。
所述桃胶液的配置过程为：将桃胶与水按质量比1：50～1：60混合溶胀后，加热搅拌溶解，即得桃胶液。
所述蛋白纤维为大豆蛋白纤维，牛奶蛋白纤维或蚕蛹蛋白纤维中任意一种。
所述改性竹纤维的制备过程为：按重量份数计，将10～20份竹纤维，8～10份氯化钙，20～30份去离子水混合浸渍，过滤，洗涤，干燥至含水率为8～10%，得预处理竹纤维；将预处理竹纤维与正硅酸乙酯按质量比1：20～1：30混合浸泡，过滤，干燥，高温炭化，即得改性竹纤维。
所述卡波姆为卡波姆971P，卡波姆974P或卡波姆934P中的任意一种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过添加改性竹纤维，在制备过程中，首先，竹纤维经过盐水浸泡，使得纤维细胞的通透性得到提升，接着干燥至一定含水率，使得纤维内部含有水分，接着经过正硅酸乙酯浸渍，正硅酸乙酯与水反应，生成的二氧化硅，生成的二氧化硅具有增强纤维的作用，接着炭化，纤维炭化过程中产生焦油，焦油可占据交联网络分子结构中部分官能团的位置，降低分子结构中共价键的振动强度，提升体系的交联密度，从而进一步提升了体系的力学性能；
（2）本发明技术方案通过添加蛋白纤维和卡波姆，首先，随着水泥水化过程，体系的pH逐渐升高，蛋白质在碱性条件下水解，生成的氨基酸，其次，卡波姆分子结构中含有较多酸基团，可与体系中水解产生的自由氨基发生脱水缩合，形成酰胺键，使卡波姆分子结构与交联网络结构产生化学键合，同时，卡波姆分子结构中部分羧基被离子化后，由于负电荷的相互排斥作用，使分子链得以伸展，呈极大的膨胀状态，且具有黏性，从而可与体系中带有糖残基的物质形成氢键结合，产生较强的粘液凝胶网络，从而进一步提升了体系的力学性能。
具体实施方式
将桃胶与水按质量比1：50～1：100加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20～30min后，静置溶胀3～4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95～100℃，转速为400～500r/min条件下，加热搅拌溶解40～50min，即得桃胶液；按重量份数计，将10～20份竹纤维，8～10份氯化钙，20～30份去离子水置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为40～60℃，转速为300～500r/min条件下，混合浸渍3～5天，得浸渍液，再将浸渍液过滤，得滤饼，随后用去离子水将滤饼洗涤5～8次，接着将洗涤后的滤饼置于烘箱中，干燥至含水率为8～10%，得预处理竹纤维；将预处理竹纤维与正硅酸乙酯按质量比1：20～1：30置于3号烧杯中，于转速为300～500r/min条件下，搅拌混合浸泡40～60min，得浸泡液，随后将浸泡液过滤，得滤渣，接着将滤渣置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将滤渣置于炭化炉中，并以60～90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为450～750℃条件下，高温炭化2～3h，即得改性竹纤维；按重量份数计，将90～100份河沙，40～50份白水泥，10～20份粉煤灰，10～20份硅灰，10～20份矿渣，50～60份水，5～8份硅烷偶联剂，5～8份减水剂，10～20份桃胶液，10～20份蛋白纤维，10～20份改性竹纤维，5～8份卡波姆置于搅拌机中，于转速为100～200r/min条件下，搅拌混合40～60min，即得白水泥基无机胶黏剂。所述河沙细度模数为2.2～1.6。所述矿渣为矿渣棉，高炉矿渣，粒化高炉矿渣粉或铜矿渣中的任意一种。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂，三聚氰胺高效减水剂或脂肪族高效减水剂中的任意一种。所述蛋白纤维为大豆蛋白纤维，牛奶蛋白纤维或蚕蛹蛋白纤维中任意一种。所述卡波姆为卡波姆971P，卡波姆974P或卡波姆934P中的任意一种。
实例1
将桃胶与水按质量比1：80加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合～30min后，静置溶胀4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95℃，转速为4000r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得桃胶液；按重量份数计，将20份竹纤维，10份氯化钙，30份去离子水置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为400r/min条件下，混合浸渍5天，得浸渍液，再将浸渍液过滤，得滤饼，随后用去离子水将滤饼洗涤8次，接着将洗涤后的滤饼置于烘箱中，干燥至含水率为10%，得预处理竹纤维；将预处理竹纤维与正硅酸乙酯按质量比1：30置于3号烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合浸泡50min，得浸泡液，随后将浸泡液过滤，得滤渣，接着将滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将滤渣置于炭化炉中，并以90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为750℃条件下，高温炭化3h，即得改性竹纤维；按重量份数计，将100份河沙，50份白水泥，10份粉煤灰，20份硅灰，20份矿渣，60份水，8份硅烷偶联剂，8份减水剂，20份桃胶液，20份蛋白纤维，20份改性竹纤维，8份卡波姆置于搅拌机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min，即得白水泥基无机胶黏剂。所述河沙细度模数1.6。所述矿渣为矿渣棉。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂。所述蛋白纤维为大豆蛋白纤维。所述卡波姆为卡波姆971P。
实例2
将桃胶与水按质量比1：80加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合～30min后，静置溶胀4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95℃，转速为4000r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得桃胶液；按重量份数计，将20份竹纤维，10份氯化钙，30份去离子水置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为400r/min条件下，混合浸渍5天，得浸渍液，再将浸渍液过滤，得滤饼，随后用去离子水将滤饼洗涤8次，接着将洗涤后的滤饼置于烘箱中，干燥至含水率为10%，得预处理竹纤维；按重量份数计，将100份河沙，50份白水泥，10份粉煤灰，20份硅灰，20份矿渣，60份水，8份硅烷偶联剂，8份减水剂，20份桃胶液，20份蛋白纤维，20份预处理竹纤维，8份卡波姆置于搅拌机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min，即得白水泥基无机胶黏剂。所述河沙细度模数1.6。所述矿渣为矿渣棉。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂。所述蛋白纤维为大豆蛋白纤维。所述卡波姆为卡波姆971P。
实例3
将桃胶与水按质量比1：80加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合～30min后，静置溶胀4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95℃，转速为4000r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得桃胶液；按重量份数计，将100份河沙，50份白水泥，10份粉煤灰，20份硅灰，20份矿渣，60份水，8份硅烷偶联剂，8份减水剂，20份桃胶液，20份蛋白纤维，20份竹纤维，8份卡波姆置于搅拌机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min，即得白水泥基无机胶黏剂。所述河沙细度模数1.6。所述矿渣为矿渣棉。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂。所述蛋白纤维为大豆蛋白纤维。所述卡波姆为卡波姆971P。
实例4
将桃胶与水按质量比1：80加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合～30min后，静置溶胀4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95℃，转速为4000r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得桃胶液；按重量份数计，将20份竹纤维，10份氯化钙，30份去离子水置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为400r/min条件下，混合浸渍5天，得浸渍液，再将浸渍液过滤，得滤饼，随后用去离子水将滤饼洗涤8次，接着将洗涤后的滤饼置于烘箱中，干燥至含水率为10%，得预处理竹纤维；将预处理竹纤维与正硅酸乙酯按质量比1：30置于3号烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合浸泡50min，得浸泡液，随后将浸泡液过滤，得滤渣，接着将滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将滤渣置于炭化炉中，并以90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为750℃条件下，高温炭化3h，即得改性竹纤维；按重量份数计，将100份河沙，50份白水泥，10份粉煤灰，20份硅灰，20份矿渣，60份水，8份硅烷偶联剂，8份减水剂，20份桃胶液，20份改性竹纤维，8份卡波姆置于搅拌机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min，即得白水泥基无机胶黏剂。所述河沙细度模数1.6。所述矿渣为矿渣棉。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂。所述卡波姆为卡波姆971P。
实例5
将桃胶与水按质量比1：80加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合～30min后，静置溶胀4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95℃，转速为4000r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得桃胶液；按重量份数计，将20份竹纤维，10份氯化钙，30份去离子水置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为400r/min条件下，混合浸渍5天，得浸渍液，再将浸渍液过滤，得滤饼，随后用去离子水将滤饼洗涤8次，接着将洗涤后的滤饼置于烘箱中，干燥至含水率为10%，得预处理竹纤维；将预处理竹纤维与正硅酸乙酯按质量比1：30置于3号烧杯中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合浸泡50min，得浸泡液，随后将浸泡液过滤，得滤渣，接着将滤渣置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥滤渣，接着将滤渣置于炭化炉中，并以90mL/min速率向炉内充入氮气，于温度为750℃条件下，高温炭化3h，即得改性竹纤维；按重量份数计，将100份河沙，50份白水泥，10份粉煤灰，20份硅灰，20份矿渣，60份水，8份硅烷偶联剂，8份减水剂，20份桃胶液，20份蛋白纤维，20份改性竹纤维置于搅拌机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min，即得白水泥基无机胶黏剂。所述河沙细度模数1.6。所述矿渣为矿渣棉。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂。所述蛋白纤维为大豆蛋白纤维。
对比例：对比例：江苏某胶黏剂厂生产的白水泥基无机胶黏剂。
将实例1至5所得白水泥基无机胶黏剂和对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
力学性能：根据GB/T17657检测试件的胶合强度，检测结果如表1所示：
表1：性能检测表
| 检测内容 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 实例4 | 对比例 |
| 胶合强度/MPa | 0.88 | 0.71 | 0.62 | 0.69 | 0.55 |
根据表1检测结果可知，本发明所得白水泥基无机胶黏剂具有优异的力学性能。
Claims (8)
1.一种白水泥基无机胶黏剂，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：90～100份河沙，40～50份白水泥，10～20份粉煤灰，10～20份硅灰，10～20份矿渣，50～60份水，5～8份硅烷偶联剂，5～8份减水剂，10～20份桃胶液，10～20份蛋白纤维，10～20份改性竹纤维，5～8份卡波姆；
所述白水泥基无机胶黏剂的配制过程为：按原料组成称量各组分原料，将河沙，白水泥，粉煤灰，硅灰，矿渣，水，硅烷偶联剂，减水剂，桃胶液，蛋白纤维，改性竹纤维和卡波姆搅拌混合，即得白水泥基无机胶黏剂；
所述改性竹纤维的制备过程为：按重量份数计，将10～20份竹纤维，8～10份氯化钙，20～30份去离子水混合浸渍，过滤，洗涤，干燥至含水率为8～10%，得预处理竹纤维；将预处理竹纤维与正硅酸乙酯按质量比1：20～1：30混合浸泡，过滤，干燥，高温炭化，即得改性竹纤维。
2.根据权利要求1所述一种白水泥基无机胶黏剂，其特征在于：所述河沙细度模数为2.2～1.6。
3.根据权利要求1所述一种白水泥基无机胶黏剂，其特征在于：所述矿渣为矿渣棉，高炉矿渣，粒化高炉矿渣粉或铜矿渣中的任意一种。
4.根据权利要求1所述一种白水泥基无机胶黏剂，其特征在于：所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
5.根据权利要求1所述一种白水泥基无机胶黏剂，其特征在于：所述减水剂为木质素磺酸钙减水剂，三聚氰胺高效减水剂或脂肪族高效减水剂中的任意一种。
6.根据权利要求1所述一种白水泥基无机胶黏剂，其特征在于：所述桃胶液的配置过程为：将桃胶与水按质量比1：50～1：60混合溶胀后，加热搅拌溶解，即得桃胶液。
7.根据权利要求1所述一种白水泥基无机胶黏剂，其特征在于：所述蛋白纤维为大豆蛋白纤维，牛奶蛋白纤维或蚕蛹蛋白纤维中任意一种。
8.根据权利要求1所述一种白水泥基无机胶黏剂，其特征在于：所述卡波姆为卡波姆971P，卡波姆974P或卡波姆934P中的任意一种。
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