CN103435283A - 一种膨化硅酸盐材料成型用无机胶粘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种膨化硅酸盐材料成型用无机胶粘剂及其制备方法,属于耐高温胶粘剂领域。包括胶水、固化剂、防水剂;质量比分别为95%~96%的胶水、2%~3%的固化剂、1.5%~2.5%的防水剂;本发明制备的膨化硅酸盐防火保温板用无机胶粘剂原料资源丰富、经济,且无毒无害、不含挥发性有机化合物成分,对环境友好,并且制备的膨化硅酸盐防火保温板无游离甲醛释放,属绿色环保型材料;采用本发明制备的无机胶粘剂制造的膨化硅酸盐防火保温板,力学强度高,防水性能好,并且耐高温,燃烧性能达到国家A1级防火标准。高温燃烧下不产生危害人体健康的烟气。
Description
技术领域
本发明涉及一种无机胶粘剂,特别涉及一种膨化硅酸盐材料成型用无机胶粘剂及其制备方法,属于耐高温胶粘剂领域。
背景技术
膨化硅酸盐防火保温材料在工业与民用建筑中的应用非常广泛,可用于防火门芯、外墙保温材料以及室内装饰等。膨化硅酸盐防火保温板一般是由胶粘剂和膨化硅酸盐压制而成。现在一部分膨化硅酸盐防火保温板的生产添加有机胶粘剂,如酚醛树脂、脲醛树脂等,虽然增强了粘结强度,但是在制造和使用的过程中会不断释放甲醛,危害人体健康。并且有机胶粘剂易燃、耐热性差(使用温度在200℃以下)、价格昂贵、容易老化。市售无机胶粘剂种类极少,粘结强度低(室温下的粘结强度低于20MPa),防水性能差;制备的膨化硅酸盐防火保温板易断,受潮易变形。
发明内容
本发明的目的是为了解决现用胶粘剂耐热性、防水性、粘结性差的问题,提供一种膨化硅酸盐材料成型用无机胶粘剂及其制备方法。该无机胶粘剂无甲醛释放,耐高温(可承受1100℃的高温),粘结强度高(室温下的粘结强度高于23MPa),防水性能好(憎水率达98%)。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明的目的一种膨化硅酸盐材料成型用无机胶粘剂,包括胶水、固化剂、防水剂;质量比分别为,95%~96%的胶水、2%~3%的固化剂、1.5%~2.5%的防水剂;
所述胶水是硅酸锂、硅溶胶、水玻璃(模数为3.4)和聚乙烯醇的混合物,混合比例(质量比)为10%~14%、8%~12%、70%~80%、3%~5%;
所述固化剂是由磷酸二氢钾、无水氯化钙、半水石膏和氟硅酸钾配制而成,配置比例(质量比)为15%~20%、20%~25%、20%~25%、35%~40%;
所述防水剂是甲基含氢硅油乳液和甲基羟基硅油乳液,配置比例(质量比)为1:1。
本发明的目的一种膨化硅酸盐材料成型用无机胶粘剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、制备胶水
将水玻璃溶液和硅酸锂溶液混合均匀,加热至65℃,搅拌下向其中加入硅溶胶,充分搅拌使其混合均匀;逐渐加入聚乙烯醇,继续加热0.5-1h(加热时间过长,胶水变粘稠,影响拌料和板材成型;加热时间不足,胶水中残留的水分太多,粘度低),停止加热,冷却至室温即可;
其中水玻璃、硅酸锂、硅溶胶、聚乙烯醇的质量分别占总胶水质量的70%~80%、10%~14%、8%~12%、3%~5%;
步骤二、制备固化剂
将磷酸二氢钾、无水氯化钙、半水石膏和氟硅酸钾加入球磨机中进行粉碎,使其达到1000目以上;
其中,磷酸二氢钾、无水氯化钙、半水石膏和氟硅酸钾分别占固化剂的质量比为15%~20%、20%~25%、20%~25%、35%~40%;
步骤三、制备无机胶粘剂
在常温下将制备好的胶水与固化剂、防水剂混合均匀,即可得到无机胶粘剂;质量比分别占总体胶粘剂的95%~96%、2%~3%、1.5%~2.5%。
无机胶粘剂的应用
本发明的无机胶粘剂适用于膨化蛭石材料、膨化珍珠岩材料以及两者混合材料的成型。
利用无机胶粘剂制备膨化硅酸盐防火保温板的方法,具体步骤如下:
将制备好的无机胶粘剂与膨化硅酸盐材料按照质量比0.6:1投入拌料机内,搅拌均匀后将其倒入模具中,热压成型,脱模,待降至常温,即得到防火保温板。
有益效果:
1)本发明制备的膨化硅酸盐防火保温板用无机胶粘剂原料资源丰富、经济,且无毒无害、不含挥发性有机化合物成分,对环境友好,并且制备的膨化硅酸盐防火保温板无游离甲醛释放,属绿色环保型材料;
2)本发明使用的水玻璃、硅酸锂以及硅溶胶结构中含有大量的Si-O键,决定了它的耐热性和难燃性。水玻璃硬化后的主要成分为硅凝胶和固体,比表面积大,具有较高的粘结力。硅酸锂溶液具有自干性,溶液水分蒸发后,能生成一种不溶于水的干膜,具有水不可逆性。并且,硅酸锂和水玻璃混合使用,还可改善硅酸锂的成膜反应,从而提高膨化蛭石防火保温板的耐水性能。硅溶胶粘结力强、耐高温。聚乙烯醇可提高膨化硅酸盐板的韧性;
3)本发明使用的防水剂甲基含氢硅油分子中含有活泼的Si-H键,易发生交联反应,能在膨化硅酸盐板表面形成防水膜,甲基含氢硅油乳液与甲基羟基硅油乳液共用,可极大的提高疏水性;
4)本发明使用的固化剂磷酸二氢钾水溶液呈酸性,可促进水玻璃的水解向生成硅溶胶的方向进行,从而增快水玻璃的固化速度。无水氯化钙用作防冻剂,增强膨化硅酸盐防火保温板的耐寒能力。半水石膏可加速固化。氟硅酸钾用作水玻璃的促凝剂,除中和水玻璃溶液中的氢氧化钠使其析出二氧化硅凝胶而硬化外,氟硅酸钾本身也是二氧化硅凝胶的来源,氟硅酸钾也能提高水玻璃的耐水性。固化剂可以和胶水发生化学反应,固化后可形成结构坚固的网状大分子,提高膨化硅酸盐防火保温板的耐水性、韧性和强度;
5)采用本发明制备的无机胶粘剂制造的膨化硅酸盐防火保温板,力学强度高,防水性能好,并且耐高温,燃烧性能达到国家A1级防火标准。高温燃烧下不产生危害人体健康的烟气。
附图说明
图1为本发明的无机胶粘剂具体制备流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
将硅溶胶和氢氧化锂粉末按重量比3:1加入反应釜,在60℃且搅拌下混合反应1h-1.5h,即可得到稳定的微乳白色硅酸锂溶液(以下反应用到的硅酸锂水溶液都是由此法制得)。
将100份(重量份数,以下同)模数为3.4的水玻璃和15份硅酸锂水溶液加入反应釜里搅拌均匀,加热温度为65℃。加入硅溶胶15份和聚乙烯醇2份,搅拌下继续加热0.5-1h。停止加热,冷却至室温。然后加入防水剂3份和固化剂4份(固化剂先经球磨机研磨至1000目以上),搅拌均匀即可。胶粘剂的模数为3.4~3.6,固含量38~41%,波美度38~42,用涂-4粘度计测得粘度为55~65s。
将制备好的无机胶粘剂与膨化硅酸盐材料按照质量比0.6:1投入拌料机内,搅拌均匀后将其倒入模具中,热压成型,脱模,待降至常温,即得到防火保温板。其性能指标如表1、2所示。
表1膨化蛭石防火保温板性能指标
表2膨化珍珠岩防火保温板性能指标
实施例2
将100份(重量份数,以下同)模数为3.4的水玻璃和10份硅酸锂水溶液加入反应釜里搅拌均匀,加热温度为65℃。加入硅溶胶20份和聚乙烯醇2份,搅拌下继续加热0.5-1h。停止加热,冷却至室温。然后加入防水剂3份和固化剂4份(固化剂先经球磨机研磨至1000目以上),搅拌均匀即可。胶粘剂的模数为3.4~3.6,固含量38~41%,波美度38~42,用涂-4粘度计测得粘度为55~65s。
将制备好的无机胶粘剂与膨化蛭石材料按照质量比0.6:1投入拌料机内,搅拌均匀后将其倒入模具中,热压成型,脱模,待降至常温,即得到防火保温板。其性能指标如表3、4所示。
表3膨化蛭石防火保温板性能指标
表4膨化珍珠岩防火保温板性能指标
实施例3
将100份(重量份数,以下同)模数为3.4的水玻璃和15份硅酸锂水溶液加入反应釜里搅拌均匀,加热温度为65℃。加入硅溶胶10份和聚乙烯醇2份,搅拌下继续加热0.5-1h。停止加热,冷却至室温。然后加入防水剂3份和固化剂3.5份(固化剂先经球磨机研磨至1000目以上),搅拌均匀即可。胶粘剂的模数为3.4~3.6,固含量38~41%,波美度38~42,用涂-4粘度计测得粘度为55~65s。
将制备好的无机胶粘剂与膨化蛭石材料按照质量比0.6:1投入拌料机内,搅拌均匀后将其倒入模具中,热压成型,脱模,待降至常温,即得到防火保温板。其性能指标如表5、6所示。
表5膨化蛭石防火保温板性能指标
表6膨化珍珠岩防火保温板性能指标
实施例4
将100份(重量份数,以下同)模数为3.4的水玻璃和10份硅酸锂水溶液加入反应釜里搅拌均匀,加热温度为65℃。加入硅溶胶15份和聚乙烯醇2份,搅拌下继续加热0.5-1h。停止加热,冷却至室温。然后加入防水剂3份和固化剂3.5份(固化剂先经球磨机研磨至1000目以上),搅拌均匀即可。胶粘剂的模数为3.4~3.6,固含量38~41%,波美度38~42,用涂-4粘度计测得粘度为55~65s。
将制备好的无机胶粘剂与膨化蛭石材料按照质量比0.6:1投入拌料机内,搅拌均匀后将其倒入模具中,热压成型,脱模,待降至常温,即得到防火保温板。其性能指标如表7、8所示。
表7膨化蛭石防火保温板性能指标
表8膨化珍珠岩防火保温板性能指标
实施例5
将100份(重量份数,以下同)模数为3.4的水玻璃和17份硅酸锂水溶液加入反应釜里搅拌均匀,加热温度为65℃。加入硅溶胶10份和聚乙烯醇2份,搅拌下继续加热0.5-1h。停止加热,冷却至室温。然后加入防水剂3份和固化剂4份(固化剂先经球磨机研磨至1000目以上),搅拌均匀即可。胶粘剂的模数为3.4~3.6,固含量38~41%,波美度38~42,用涂-4粘度计测得粘度为55~65s。
将制备好的无机胶粘剂与膨化蛭石材料按照质量比0.6:1投入拌料机内,搅拌均匀后将其倒入模具中,热压成型,脱模,待降至常温,即得到防火保温板。其性能指标如表9、10所示。
表9膨化蛭石防火保温板性能指标
表10膨化珍珠岩防火保温板性能指标
本发明的无机胶粘剂无甲醛释放、耐高温、粘结强度高、防水性能好,成功解决了现用胶粘剂耐热性、防水性、粘结性差的问题。采用本发明制备的无机胶粘剂制造的膨化硅酸盐防火保温板,力学强度高,憎水率达98%以上,抗火能力在1100℃以上,不含有害物质,可应用到建筑、船舶、冶金、电力、航天等领域中。
Claims (7)
1.一种膨化硅酸盐材料成型用无机胶粘剂,其特征在于:包括胶水、固化剂、防水剂;质量比分别为95%~96%的胶水、2%~3%的固化剂、1.5%~2.5%的防水剂。
2.如权利要求1所述的一种膨化硅酸盐材料成型用无机胶粘剂,其特征在于:所述胶水是硅酸锂、硅溶胶和水玻璃和聚乙烯醇的混合物,混合质量比为10%~14%、8%~12%、70%~80%、3%~5%。
3.如权利要求1所述的一种膨化硅酸盐材料成型用无机胶粘剂,其特征在于:所述固化剂是由磷酸二氢钾、无水氯化钙、半水石膏和氟硅酸钾配制而成,配置比例(质量比)为15%~20%、20%~25%、20%~25%、35%~40%。
4.如权利要求1所述的一种膨化硅酸盐材料成型用无机胶粘剂,其特征在于:所述防水剂是甲基含氢硅油和甲基羟基硅油的乳液混合物,配置质量比为1:1。
5.一种膨化硅酸盐材料成型用无机胶粘剂的制备方法,其特征在于:具体步骤如下:
步骤一、制备胶水
将水玻璃溶液和硅酸锂溶液混合均匀,加热至65℃,搅拌下向其中加入硅溶胶,充分搅拌使其混合均匀;逐渐加入聚乙烯醇,继续加热0.5-1h,停止加热,冷却至室温即可;
步骤二、制备固化剂
将磷酸二氢钾、无水氯化钙、半水石膏和氟硅酸钾加入球磨机中进行粉碎,使其达到1000目以上;
步骤三、制备无机胶粘剂
在常温下将制备好的胶水与固化剂、防水剂混合均匀,即可得到无机胶粘剂;质量比分别占总体胶粘剂的95%~96%、2%~3%、1.5%~2.5%。
6.如权利要求5所述的一种膨化硅酸盐材料成型用无机胶粘剂的制备方法,其特征在于:步骤一中水玻璃、硅酸锂、硅溶胶和聚乙烯醇的质量分别占总胶水质量的70%~80%、10%~14%、8%~12%、3%~5%;步骤二中磷酸二氢钾、无水氯化钙、半水石膏和氟硅酸钾分别占固化剂的质量比为15%~20%、20%~25%、20%~25%、35%~40%。
7.如权利要求1所述的一种膨化硅酸盐材料成型用无机胶粘剂,其特征在于:利用无机胶粘剂制备膨化硅酸盐防火保温板的方法,具体步骤如下:将制备好的无机胶粘剂与膨化硅酸盐材料按照质量比0.6:1投入拌料机内,搅拌均匀后将其倒入模具中,热压成型,脱模,待降至常温,即得到防火保温板。
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