CN103435283A

CN103435283A - 一种膨化硅酸盐材料成型用无机胶粘剂及其制备方法

Info

Publication number: CN103435283A
Application number: CN2013103597236A
Authority: CN
Inventors: 刘吉平; 刘凯
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2013-08-16
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2033-08-16
Also published as: CN103435283B

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

一种膨化硅酸盐材料成型用无机胶粘剂及其制备方法

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

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

步骤三、制备无机胶粘剂

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。