CN104445238B - 一种改性水玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性水玻璃，其特征在于：由以下重量份的原料制成：span60 10-15份，tween60 10-15份，聚二甲基硅氧烷20-30份，去离子水45-55份，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液30-50份，水玻璃60-80份，水玻璃增强剂1-2份。相对于现有技术，本发明通过自制的聚二甲基硅氧烷乳液与抗碱TRC柔性丙烯酸乳液复合得到了一种综合提升水玻璃粘接强度\粘接韧性以及抗水解性能的改性水玻璃粘接剂，同时加入有机酯硬化改性剂，有效提升了改性水玻璃粘接剂的粘结力。
Description
技术领域
本发明属于粘结剂技术领域，具体涉及一种改性水玻璃及其制备方法。
背景技术
水玻璃又称硅酸钠的水溶液，是一种无机粘接剂，而使用水玻璃作为粘接剂制备出的珍珠岩保温板由于其成本造价低、生产工艺简单、保温效果好并且具有独特的防火保温特性，成为替代有机保温板的热门产品。水玻璃作为粘接剂起到粘接作用的机理是当水玻璃与被粘接膨胀珍珠岩颗粒发生脱水反应或者形成氢键时，水玻璃溶液中刚析出的SiO2胶体颗粒具有很大活性，新生SiO2胶团在凝聚过程中与膨胀珍珠岩颗粒表面形成了具有一定强度的粘接接头。
然而这种使用水玻璃作为粘接剂的珍珠岩保温板也具有强度相对偏低、吸水率高、吸水干燥后强度损失大、材料遇潮易返碱等天然缺陷，大大影响了其在外墙保温中的施工应用。因此为提高水玻璃作为材料粘接剂在实际应用中的性能，必须对其进行改性处理以提高水玻璃的粘接强度，抗水解性能，以及提高粘接韧性等性能。
德国人C.Wallenhorst等提出了水玻璃粘接硅酸盐硬化反应模式可分为酸性固化剂固化过程和碱性或无固化剂固化过程两种固化机理，提出在酸性固化作用下水玻璃中胶体粒子长大的速度极慢，而是直接聚集成三维网状的凝胶体再缓慢固化；而在无固化剂和碱性固化剂作用下胶体粒子首先不断长大，形成溶胶结构；而单个存在的溶胶例子仅在促进剂的交联下才能形成三维网状结构。而实际使用过程则是SiO2凝胶颗粒尺寸与凝胶网络发育度的一个综合调控过程。
发明内容
本发明要解决的技术问题是使用水玻璃作为粘接剂的珍珠岩保温板具有强度相对偏低、吸水率高、吸水干燥后强度损失大、材料遇潮易返碱等天然缺陷，为解决上述问题，本发明提供一种改性水玻璃及其制备方法。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种改性水玻璃，其特征在于：由以下重量份的原料制成：span6010-15份，tween6010-15份，聚二甲基硅氧烷20-30份，去离子水45-55份，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液30-50份，水玻璃60-80份，水玻璃增强剂1-2份。
所述的水玻璃增强剂为甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸丙酯的至少一种。
所述的水玻璃的优选模数为2.5-3.0，波美度为40-45°Bé，含水率为45-50%。
具体操作步骤为：
a.将按照重量份称取的span60和tween60置于干净烧杯中，然后把烧杯置于加热设备中，升温至75-85℃，用搅拌器搅拌span60和tween60的混合物，使之完全互溶形成无色透明液体；
b.往烧杯中加入按重量份称取的聚二甲基硅氧烷并搅拌，待搅拌均一后，加入按重量份称取的去离子水，待整个体系变为乳白色均一稳定的乳液后，取出烧杯进行超声分散1-2min，聚二甲基硅氧烷乳液制备完成；
c.将按重量份称取的抗碱TRC柔性丙烯酸乳液与聚二甲基硅氧烷乳液进行1:1的混合搅拌，制备成水玻璃用复合型乳液憎水剂；
d.用烧杯盛取按重量份称取的水玻璃，先加入水玻璃增强剂，再加入步骤c制备好的水玻璃用复合型乳液憎水剂，用搅拌机搅拌均匀后即可得到改性水玻璃。
相对于现有技术，本发明通过自制的聚二甲基硅氧烷乳液与抗碱TRC柔性丙烯酸乳液复合得到了一种综合提升水玻璃粘接强度\粘接韧性以及抗水解性能的的改性水玻璃粘接剂，同时加入有机酯硬化改性剂，有效提升了改性水玻璃粘接剂的粘结力。
具体实施方式
实施例1：
一种改性水玻璃，其特征在于：由以下重量份的原料制成：span6010-15份，tween6010-15份，聚二甲基硅氧烷20-30份，去离子水45-55份，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液30-50份，水玻璃60-80份，水玻璃增强剂1-2份。
所述的水玻璃增强剂为甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸丙酯的至少一种。
所述的水玻璃的优选模数为2.5-3.0，波美度为40-45°Bé，含水率为45-50%。
具体操作步骤为：
a.将按照重量份称取的span60和tween60置于干净烧杯中，然后把烧杯置于加热设备中，升温至75-85℃，用搅拌器搅拌span60和tween60的混合物，使之完全互溶形成无色透明液体；
b.往烧杯中加入按重量份称取的聚二甲基硅氧烷并搅拌，待搅拌均一后，加入按重量份称取的去离子水，待整个体系变为乳白色均一稳定的乳液后，取出烧杯进行超声分散1-2min，聚二甲基硅氧烷乳液制备完成；
c.将按重量份称取的抗碱TRC柔性丙烯酸乳液与聚二甲基硅氧烷乳液进行1:1的混合搅拌，制备成水玻璃用复合型乳液憎水剂；
d.用烧杯盛取按重量份称取的水玻璃，先加入水玻璃增强剂，再加入步骤c制备好的水玻璃用复合型乳液憎水剂，用搅拌机搅拌均匀后即可得到改性水玻璃。
实施例2：
一种改性水玻璃，由以下重量份的原料制成：span6010g，tween6010g，聚二甲基硅氧烷20g，去离子水45g，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液30g，水玻璃60g，甲酸乙酯1g。
所述的水玻璃的优选模数为2.5，波美度为40°Bé，含水率为45%。
具体操作步骤为：
a.将按照重量份称取的span60和tween60置于干净烧杯中，然后把烧杯置于油浴锅中，升温至75℃，用搅拌器搅拌span60和tween60的混合物，使之完全互溶形成无色透明液体；
b.往烧杯中加入按重量份称取的聚二甲基硅氧烷并搅拌，待搅拌均一后，加入按重量份称取的去离子水，待整个体系变为乳白色均一稳定的乳液后，取出烧杯进行超声分散1min，聚二甲基硅氧烷乳液制备完成；
c.将按重量份称取的抗碱TRC柔性丙烯酸乳液与聚二甲基硅氧烷乳液进行1:1的混合搅拌，制备成水玻璃用复合型乳液憎水剂；
d.用烧杯盛取按重量份称取的水玻璃，先加入水玻璃增强剂，再加入步骤c制备好的水玻璃用复合型乳液憎水剂，用搅拌机搅拌均匀后即可得到改性水玻璃。
实施例3：
一种改性水玻璃，由以下重量份的原料制成：span6011g，tween6011g，聚二甲基硅氧烷22g，去离子水47g，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液34g，水玻璃64g，乙酸乙酯1.2g。
所述的水玻璃的优选模数为2.6，波美度为41°Bé，含水率为46%。
具体操作步骤为：
a.将按照重量份称取的span60和tween60置于干净烧杯中，然后把烧杯置于水浴锅中，升温至77℃，用搅拌器搅拌span60和tween60的混合物，使之完全互溶形成无色透明液体；
b.往烧杯中加入按重量份称取的聚二甲基硅氧烷并搅拌，待搅拌均一后，加入按重量份称取的去离子水，待整个体系变为乳白色均一稳定的乳液后，取出烧杯进行超声分散1.2min，聚二甲基硅氧烷乳液制备完成；
c.将按重量份称取的抗碱TRC柔性丙烯酸乳液与聚二甲基硅氧烷乳液进行1:1的混合搅拌，制备成水玻璃用复合型乳液憎水剂；
d.用烧杯盛取按重量份称取的水玻璃，先加入水玻璃增强剂，再加入步骤c制备好的水玻璃用复合型乳液憎水剂，用搅拌机搅拌均匀后即可得到改性水玻璃。
实施例4：
一种改性水玻璃，由以下重量份的原料制成：span6012g，tween6012g，聚二甲基硅氧烷24g，去离子水49g，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液38g，水玻璃68g，乙酸丙酯1.4g。
所述的水玻璃的优选模数为2.7，波美度为42°Bé，含水率为47%。
具体操作步骤为：
a.将按照重量份称取的span60和tween60置于干净烧杯中，然后把烧杯置于红外加热设备中，升温至79℃，用搅拌器搅拌span60和tween60的混合物，使之完全互溶形成无色透明液体；
b.往烧杯中加入按重量份称取的聚二甲基硅氧烷并搅拌，待搅拌均一后，加入按重量份称取的去离子水，待整个体系变为乳白色均一稳定的乳液后，取出烧杯进行超声分散1.5min，聚二甲基硅氧烷乳液制备完成；
c.将按重量份称取的抗碱TRC柔性丙烯酸乳液与聚二甲基硅氧烷乳液进行1:1的混合搅拌，制备成水玻璃用复合型乳液憎水剂；
d.用烧杯盛取按重量份称取的水玻璃，先加入水玻璃增强剂，再加入步骤c制备好的水玻璃用复合型乳液憎水剂，用搅拌机搅拌均匀后即可得到改性水玻璃。
实施例5：
一种改性水玻璃，由以下重量份的原料制成：span6013g，tween6013g，聚二甲基硅氧烷26g，去离子水51g，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液42g，水玻璃72g，丙酸丙酯1.6g。
所述的水玻璃的优选模数为2.8，波美度为43°Bé，含水率为48%。
具体操作步骤为：
a.将按照重量份称取的span60和tween60置于干净烧杯中，然后把烧杯置于加热设备中，升温至82℃，用搅拌器搅拌span60和tween60的混合物，使之完全互溶形成无色透明液体；
b.往烧杯中加入按重量份称取的聚二甲基硅氧烷并搅拌，待搅拌均一后，加入按重量份称取的去离子水，待整个体系变为乳白色均一稳定的乳液后，取出烧杯进行超声分散1.8min，聚二甲基硅氧烷乳液制备完成；
c.将按重量份称取的抗碱TRC柔性丙烯酸乳液与聚二甲基硅氧烷乳液进行1:1的混合搅拌，制备成水玻璃用复合型乳液憎水剂；
d.用烧杯盛取按重量份称取的水玻璃，先加入水玻璃增强剂，再加入步骤c制备好的水玻璃用复合型乳液憎水剂，用搅拌机搅拌均匀后即可得到改性水玻璃。
实施例6：
一种改性水玻璃，由以下重量份的原料制成：span6014g，tween6014g，聚二甲基硅氧烷28g，去离子水53g，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液46g，水玻璃76g，甲酸乙酯0.9g，乙酸乙酯0.9g。
所述的水玻璃的优选模数为2.9，波美度为44°Bé，含水率为49%。
具体操作步骤为：
a.将按照重量份称取的span60和tween60置于干净烧杯中，然后把烧杯置于加热设备中，升温至85℃，用搅拌器搅拌span60和tween60的混合物，使之完全互溶形成无色透明液体；
b.往烧杯中加入按重量份称取的聚二甲基硅氧烷并搅拌，待搅拌均一后，加入按重量份称取的去离子水，待整个体系变为乳白色均一稳定的乳液后，取出烧杯进行超声分散2min，聚二甲基硅氧烷乳液制备完成；
c.将按重量份称取的抗碱TRC柔性丙烯酸乳液与聚二甲基硅氧烷乳液进行1:1的混合搅拌，制备成水玻璃用复合型乳液憎水剂；
d.用烧杯盛取按重量份称取的水玻璃，先加入水玻璃增强剂，再加入步骤c制备好的水玻璃用复合型乳液憎水剂，用搅拌机搅拌均匀后即可得到改性水玻璃。
实施例7：
一种改性水玻璃，由以下重量份的原料制成：span6015g，tween6015g，聚二甲基硅氧烷30g，去离子水55g，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液50g，水玻璃80g，甲酸乙酯1.0g，乙酸丙酯1.0g。
所述的水玻璃的优选模数为3.0，波美度为45°Bé，含水率为50%。
其它同实施例1。
实施例8：
一种改性水玻璃，由以下重量份的原料制成：span6015g，tween6015g，聚二甲基硅氧烷30g，去离子水55g，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液50g，水玻璃80g，甲酸乙酯1.0g，丙酸丙酯1.0g。
其它同实施例1。
实施例9：
一种改性水玻璃，由以下重量份的原料制成：span6015g，tween6015g，聚二甲基硅氧烷30g，去离子水55g，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液50g，水玻璃80g，乙酸乙酯1.0g，丙酸丙酯1.0g。
其它同实施例1。
实施例10：
一种改性水玻璃，由以下重量份的原料制成：span6015g，tween6015g，聚二甲基硅氧烷30g，去离子水55g，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液50g，水玻璃80g，乙酸乙酯1.0g，乙酸丙酯1.0g。
其它同实施例1。
实施例11：
一种改性水玻璃，由以下重量份的原料制成：span6015g，tween6015g，聚二甲基硅氧烷30g，去离子水55g，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液50g，水玻璃80g，丙酸丙酯1.0g，乙酸丙酯1.0g。
其它同实施例1。
实施例12：
一种改性水玻璃，由以下重量份的原料制成：span6015g，tween6015g，聚二甲基硅氧烷30g，去离子水55g，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液50g，水玻璃80g，甲酸乙酯0.5g，丙酸丙酯0.5g，乙酸乙酯0.5g。
其它同实施例1。
实施例13：
一种改性水玻璃，由以下重量份的原料制成：span6015g，tween6015g，聚二甲基硅氧烷30g，去离子水55g，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液50g，水玻璃80g，甲酸乙酯0.5g，乙酸丙酯0.5g，乙酸乙酯0.5g。
其它同实施例1。
实施例14：
一种改性水玻璃，由以下重量份的原料制成：span6015g，tween6015g，聚二甲基硅氧烷30g，去离子水55g，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液50g，水玻璃80g，甲酸乙酯0.5g，乙酸丙酯0.5g，丙酸丙酯0.5g。
其它同实施例1。
实施例15：
一种改性水玻璃，由以下重量份的原料制成：span6015g，tween6015g，聚二甲基硅氧烷30g，去离子水55g，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液50g，水玻璃80g，乙酸乙酯0.5g，乙酸丙酯0.5g，丙酸丙酯0.5g。
其它同实施例1。
实施例16：
一种改性水玻璃，由以下重量份的原料制成：span6015g，tween6015g，聚二甲基硅氧烷30g，去离子水55g，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液50g，水玻璃80g，甲酸乙酯0.5g，乙酸乙酯0.5g，乙酸丙酯0.5g，丙酸丙酯0.5g。
其它同实施例1。
实施例17
一种改性水玻璃，由以下重量份的原料制成：span6033g，tween6032g，聚二甲基硅氧烷65g，去离子水120g，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液110g，水玻璃178g，乙酸丙酯6g。所述的水玻璃的优选模数为2.74，波美度为40°Bé，含水率为46.3%。
具体操作步骤为：
（1）将按照重量份称取的span60和tween60置于干净烧杯中，然后把烧杯置于油浴锅中，升温至80℃，用搅拌器高速搅拌span60和tween60的混合物，使之完全互溶形成无色透明液体；
（2）往烧杯中缓慢加入按重量份称取的聚二甲基硅氧烷并快速搅拌，待搅拌均一后，缓慢加入按重量份称取的去离子水，待整个体系变为乳白色均一稳定的乳液后，取出烧杯进行超声分散1-2min，聚二甲基硅氧烷乳液制备完成；
（3）将按重量份称取的抗碱TRC柔性丙烯酸乳液与聚二甲基硅氧烷乳液进行1:1的混合搅拌，制备成水玻璃用复合型乳液憎水剂；
（4）分别准确称量287g膨胀珍珠岩，5.5g氟硅酸钠，2g白炭黑放入加湿混料机中，开启混料机电机3-5分钟使几种固体物料充分混合。
（5）称取水玻璃178g，再往其中分别加入乙酸丙酯硬化剂6g和步骤（3）制备好的水玻璃用复合型乳液憎水剂50g，用搅拌机高速搅拌均匀后即可得到改性水玻璃。
（6）将步骤（5）制备好的改性水玻璃加入加湿混料机的加液容器中，连通好加湿混料机的通路阀门，开启混料电机和空气压缩机使固体物料和雾化的胶粘剂充分混合，混料电机的转速控制在180rpm，空气压缩机的压力控制在0.5MPa。
（7）待加湿混料结束之后，卸料并把混匀料均匀填满到电动液压机200×200×80mm的模腔中，开启电动液压机压缩制板，压缩比控制在2.0±0.1范围内，压缩的保压时间为30秒，完成保压后电动液压机复位。
（8）取出压制成型的珍珠岩板材湿样，放入热风干燥箱中并在110℃下干燥至恒重，取出在空气中自然冷却以备后续性能测试，试验结果见表1。
表1珍珠岩板材的物理性能
Claims (3)
1.一种改性水玻璃，其特征在于：由以下重量份的原料制成：span6010-15份，tween6010-15份，聚二甲基硅氧烷20-30份，去离子水45-55份，抗碱TRC柔性丙烯酸乳液30-50份，水玻璃60-80份，水玻璃增强剂1-2份；所述水玻璃增强剂为甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸丙酯中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种改性水玻璃，其特征在于：所述水玻璃的模数为2.5-3.0，波美度为40-45°Bé，含水率为45-50%。
3.根据权利要求1所述的一种改性水玻璃的制备方法，其特征在于：具体操作步骤为：
a.将按照重量份称取的span60和tween60置于干净烧杯中，然后把烧杯置于加热设备中，升温至75-85℃，用搅拌器搅拌span60和tween60的混合物，使之完全互溶形成无色透明液体；
b.往烧杯中加入按重量份称取的聚二甲基硅氧烷并搅拌，待搅拌均一后，加入按重量份称取的去离子水，待整个体系变为乳白色均一稳定的乳液后，取出烧杯进行超声分散1-2min，聚二甲基硅氧烷乳液制备完成；
c.将按重量份称取的抗碱TRC柔性丙烯酸乳液与聚二甲基硅氧烷乳液进行1:1的混合搅拌，制备成水玻璃用复合型乳液憎水剂；
d.用烧杯盛取按重量份称取的水玻璃，先加入水玻璃增强剂，再加入步骤c制备好的水玻璃用复合型乳液憎水剂，用搅拌机搅拌均匀后即可得到改性水玻璃。
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Granted publication date: 20160706 Termination date: 20171117 |