CN109749633A - 一种常温固化硅酸盐耐高温粘结剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种常温固化硅酸盐耐高温粘结剂及其制备方法。所述粘结剂包含按重量计2％‑10％的短切纤维。由以下重量份数的原料制成：水玻璃40‑70份、氧化铝粉末20‑52份、短切纤维2‑10份、氮化硅2‑6份、氧化镧2‑5份、二硼化锆2‑5份。所述的短切纤维进行增韧，用于增强所述常温固化硅酸盐耐高温粘结剂的强度，提高了所述粘结剂的耐高温性能，本发明粘结剂耐1600℃高温，1600℃下，本发明粘结剂的剪切强度为同条件下现有常规无机粘结剂强度的数倍，耐高温性能远优于现有的常规无机粘结剂。

Description

一种常温固化硅酸盐耐高温粘结剂及其制备方法

技术领域

本发明属于基于无机成分的粘结剂技术领域，尤其涉及一种常温固化硅酸盐耐高温粘结剂及其制备方法。

背景技术

目前，航空、航天、冶金、建筑等行业在高温粘结方面采用的无机胶粘剂粘结强度较低，而且所需要的固化温度较高、固化时间长，难以满足需要。特别是随着社会发展，越来越多的高温领域需要无机粘结剂对连接部件进行加固与密封，以保证产品的安全使用。对于耐受温度及粘结强度要求越来越高。

而且现有耐高温粘结剂一般是在较高温度下固化，必须经升温环节，而所述升温固化过程中高温极容易影响所粘结产品性能，增加施工不便。

为了解决上述问题，本发明提供了一种纤维增强的常温固化耐高温粘结剂。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种常温固化硅酸盐耐高温粘结剂及其制备方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种常温固化硅酸盐耐高温粘结剂，所述粘结剂包含按重量计2％-10％的短切纤维。

上述短切纤维为耐高温短切纤维。

通过含量为2％-10％的短切纤维，进行增韧，用于增强所述常温固化硅酸盐耐高温粘结剂的强度。

进一步的，所述的常温固化硅酸盐耐高温粘结剂，由以下重量份数的原料制成：

水玻璃 40-70份

氧化铝粉末 20-52份

短切纤维 2-10份

氮化硅 2-6份

氧化镧 2-5份

二硼化锆 2-5份。

优选，所述的常温固化硅酸盐耐高温粘结剂的组成为：

水玻璃40％-70％，氧化铝粉末20％-52％，短切纤维2％-10％，氮化硅 2％-6％，氧化镧2％-5％，二硼化锆2％-5％，按重量计。

本发明通过加入短切纤维进行增韧，较明显的提高了无机粘结剂的强度性能，以氧化铝为主要填料成分，加入氧化镧、氮化硅、二硼化锆，提高了粘结剂的耐高温性能及其高温强度。

进一步的，所述水玻璃模数为2.0-3.5。所述模数的水玻璃，氧化硅含量较多，粘度较大，易于分解硬化，增大粘结力。

进一步的，所述氧化铝粉末细度为100-500目。

进一步的，所述氮化硅细度为100-500目。

进一步的，所述氧化镧细度为100-500目。

进一步的，所述二硼化锆细度为100-500目。

进一步的，所述短切纤维长径比为5:1-20:1。

上述对原料细度的要求便于该原料与其他原料混合均匀，相互作用，促进常温固化。

进一步的，所述短切纤维为氧化铝短切纤维。氧化铝短切纤维亲润性好，界面反应较小，而且具有耐高温、热稳定性好、耐机械振动等优点。该类短切纤维的选取，便于提高粘结剂的耐温性、耐磨性、硬度、力学性能。

根据本发明的一个方面，提供了一种常温固化硅酸盐耐高温粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

将氧化铝粉末、氮化硅、氧化镧、二硼化锆混合均匀后，与短切纤维均加入水玻璃中，搅拌至均匀分散即可。

所述常温固化硅酸盐耐高温粘结剂的适用期为1.2-1.7h，优选适用期为1.5h左右。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明示例的常温固化硅酸盐耐高温粘结剂，所述粘结剂包含按重量计2％-10％的短切纤维。所述的短切纤维进行增韧，用于增强所述常温固化硅酸盐耐高温粘结剂的强度，提高了所述粘结剂的耐高温性能，本发明粘结剂耐1600℃高温，1600℃下，本发明粘结剂的剪切强度为同条件下现有常规无机粘结剂强度的数倍，耐高温性能远优于现有的常规无机粘结剂。

2、本发明示例的常温固化硅酸盐耐高温粘结剂，由以下重量份数的原料制成：水玻璃40-70份、氧化铝粉末20-52份、短切纤维2-10份、氮化硅2-6份、氧化镧2-5份、二硼化锆2-5份。主要用于陶瓷材料及非金属复合材料等材料的粘结,具有强度高，常温固化温度，耐1600℃高温等优点。粘结剂粘结产品后，在常温常压下固化，与现有耐高温粘结剂相比，无需在高温下固化，避免了升温固化中高温对所粘结产品性能产生的不利影响，避免了高温固化的繁琐步骤、施工不便及资源的浪费。

3、本发明示例的常温固化硅酸盐耐高温粘结剂的制备方法，将氧化铝粉末、氮化硅、氧化镧、二硼化锆混合均匀后，与短切纤维均加入水玻璃中，搅拌至均匀分散即可，制备方法简单，常温常压下即可操作，无需进行升温的繁琐操作，避免了高温固化设备的使用，大大降低了成本投入。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：

本实施例耐高温粘结剂组成原料如下：

水玻璃(模数2.5) 60％

氧化铝粉末(细度500) 20％

氧化铝短切纤维(长径比20:1) 10％

氮化硅(细度500) 6％

氧化镧(细度500) 2％

二硼化锆(细度500) 2％。

本发明实施例耐高温粘结剂产品的制备过程如下：

先将氧化铝粉末、氮化硅、氧化镧、二硼化锆研磨30min以上，均匀混合后与氧化铝短切纤维加入水玻璃中，逐渐搅拌，至均匀分散即可使用。适用期为1.5h左右。

本发明实施例纤维增强的耐高温粘结剂，在常温常压下静置48h即可完全固化。

实施例二：

本实施例耐高温粘结剂组成原料如下：

水玻璃(模数3.3) 50％

氧化铝粉末(细度200) 30％

氧化铝短切纤维(长径比5:1) 5％

氮化硅(细度200) 5％

氧化镧(细度200) 5％

二硼化锆(细度200) 5％。

本发明实施例耐高温粘结剂产品的制备过程如下：

先将氧化铝粉末、氮化硅、氧化镧、二硼化锆研磨40min，均匀混合后与氧化铝短切纤维加入水玻璃中，逐渐搅拌，至均匀分散即可使用。适用期为1.5h左右。

本发明实施例纤维增强的耐高温粘结剂，在常温常压下静置48h即可完全固化。

实施例三：

本实施例耐高温粘结剂组成原料如下：

水玻璃(模数2.0) 40％

氧化铝粉末(细度300) 40％

氧化铝短切纤维(长径比10:1) 10％

氮化硅(细度200) 5％

氧化镧(细度100) 2％

二硼化锆(细度500) 3％。

本发明实施例耐高温粘结剂产品的制备过程如下：

先将氧化铝粉末、氮化硅、氧化镧、二硼化锆研磨30min以上，均匀混合后与氧化铝短切纤维加入水玻璃中，逐渐搅拌，至均匀分散即可使用。适用期为1.7h左右。

本发明实施例纤维增强的耐高温粘结剂，在常温常压下静置48h即可完全固化。

实施例四：

本实施例耐高温粘结剂组成原料如下：

水玻璃(模数3.5) 70％

氧化铝粉末(细度100) 20％

氧化铝短切纤维(长径比10:1) 4％

氮化硅(细度100) 2％

氧化镧(细度300) 2％

二硼化锆(细度100) 2％。

本发明实施例耐高温粘结剂产品的制备过程如下：

先将氧化铝粉末、氮化硅、氧化镧、二硼化锆研磨50min，均匀混合后与氧化铝短切纤维加入水玻璃中，逐渐搅拌，至均匀分散即可使用。适用期为1.2h左右。

本发明实施例纤维增强的耐高温粘结剂，在常温常压下静置48h即可完全固化。

实施例五：

本实施例耐高温粘结剂组成原料如下：

水玻璃(模数3.5) 50％

氧化铝粉末(细度400) 38％

氧化铝短切纤维(长径比8:1) 2％

氮化硅(细度300) 2％

氧化镧(细度400) 5％

二硼化锆(细度300) 3％。

本发明实施例耐高温粘结剂产品的制备过程如下：

先将氧化铝粉末、氮化硅、氧化镧、二硼化锆研磨60min，均匀混合后与氧化铝短切纤维加入水玻璃中，逐渐搅拌，至均匀分散即可使用。适用期为1.6h。

本发明实施例纤维增强的耐高温粘结剂，在常温常压下静置48h即可完全固化。

实施例六：

将上述实施例所得的粘结剂与现有常规无机粘结剂产品分别用于粘结C/C复合材料、氮化硅材料、石英基体，然后在常温、1000℃、1600℃下分别测试其强度，可知本发明粘结剂性能优于现有常规无机粘结剂产品，尤其是在1600℃，本发明粘结剂的剪切强度至少为同条件下现有常规无机粘结剂强度的7倍，耐高温性能远优于现有的常规无机粘结剂。

现以实施例一的粘结剂与现有常规无机粘结剂产品性能比对数据为例，如表1所示，进行说明。

表1：实施例一粘结剂与现有常规无机粘结剂产品性能比对数据

注：“—”表示未测试；

“*”表示该强度时材料未破坏，未继续升高载荷；

“#”表示该结果为在该温度下处理1200s冷却至室温测试的结果，其他均为在线测试结果，1000℃及1600℃测试环境为真空状态。

通过表1可知，实施例一粘结剂与现有常规无机粘结剂产品随着耐受温度的升高，强度均呈下降趋势，但当耐受温度高达1600℃时，现有常规无机粘结剂产品的强度极小，其相应的粘结力也极小，根本无法起到加固的作用。而同等高温下，实施例一粘结剂的强度仍可达2.1、4.7 MPa，具有较大的粘结力，起到良好的加固作用。

同一耐受温度下，实施例一粘结剂的强度远优于现有常规无机粘结剂产品的强度。

综上可知，本发明粘结剂性能优于现有常规无机粘结剂产品。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种常温固化硅酸盐耐高温粘结剂，其特征是，所述粘结剂包含按重量计2％-10％的短切纤维。

2.根据权利要求1所述的常温固化硅酸盐耐高温粘结剂，其特征是，由以下重量份数的原料制成：

水玻璃40-70份

氧化铝粉末20-52份

短切纤维2-10份

氮化硅2-6份

氧化镧2-5份

二硼化锆2-5份。

3.根据权利要求2所述的常温固化硅酸盐耐高温粘结剂，其特征是，所述水玻璃模数为2.0-3.5。

4.根据权利要求2所述的常温固化硅酸盐耐高温粘结剂，其特征是，所述氧化铝粉末细度为100-500目。

5.根据权利要求2所述的常温固化硅酸盐耐高温粘结剂，其特征是，所述短切纤维长径比为5:1-20:1。

6.根据权利要求2所述的常温固化硅酸盐耐高温粘结剂，其特征是，所述氮化硅细度为100-500目。

7.根据权利要求2所述的常温固化硅酸盐耐高温粘结剂，其特征是，所述氧化镧细度为100-500目。

8.根据权利要求2所述的常温固化硅酸盐耐高温粘结剂，其特征是，所述二硼化锆细度为100-500目。

9.根据权利要求1-8任一所述的常温固化硅酸盐耐高温粘结剂，其特征是，所述短切纤维为氧化铝短切纤维。

10.一种根据权利要求1-9任一所述常温固化硅酸盐耐高温粘结剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

将氧化铝粉末、氮化硅、氧化镧、二硼化锆混合均匀后，与短切纤维均加入水玻璃中，搅拌至均匀分散即可。