CN107459935A - 一种气密性耐高温硅酸盐粘合剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气密性耐高温硅酸盐粘合剂，包含有粘料、填料、稳定剂、固化剂、染料、增粘剂、增稠剂和消泡剂，粘料由硅酸钠溶液、氢氧化钾粉末和临安白土粉末、以三者20:1:5的重量配比共混生成，填料是由氧氯化锆粉末、氢氧化铵水溶液和硅铝比为80‑120的ZSM‑5分子筛、以三者2:5:15的重量配比混合构成，由于在组分包含热稳定性好且耐酸性、憎水性优良、便于改善粘合剂抵抗环境侵害功能的ZSM‑5分子筛，有效降低了粘合剂的固化温度、增强了耐高温性能和粘接强度、改善了密封层的孔道结构，使在粘接金属对金属、金属对陶瓷纤维毯、陶瓷纤维毯对陶瓷纤维毯方面均有适宜的匹配性，因而用以构筑的高温设备密封设施气密性好、工作可靠且寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及粘合剂制造技术领域，特别是一种适于高温工况工程上使用的气密性耐高温硅酸盐粘合剂。
背景技术
众知的火力发电厂锅炉类高温设备，由于工作过程中容易发生漏风、漏灰现象而引发能源利用率降低和污染环境等问题，故必须采取密封措施加以解决。目前常用陶瓷纤维毯和高温粘合剂为密封材料、采用多层密封工艺。例如美国专利US20130111755 A1公布的技术方案中就提及了应用高温粘合剂解决金属与陶瓷纤维毯之间、金属与金属之间、陶瓷纤维毯与陶瓷纤维毯之间的三种粘接情况，以解决高温设备易漏部位的密封问题。由于锅炉运行过程中的炉顶温度至少为500℃，极端工况甚至超过1000℃，并且锅炉炉膛内部风压因密封部位气压正负变化频繁而较难控制，因而对锅炉的气密性要求比较高、实施难度较大。实践证明，高温粘合剂的性能及施工工艺是影响锅炉密封效果的关键。目前常用的高温粘合剂主要是以硅酸盐粘合剂为典型代表的无机粘合剂。由于硅酸盐粘合剂耐高温性较差，具有在120℃-200℃间吸热脱去结晶水的特点，在粘合处容易出现孔道，使构成的密封设施表面呈发泡面包状，使用过程中容易开裂脱落，因而工作可靠性较差，只能维持锅炉一次开停炉的工作寿命，之后必须重新进行完全修复性保养，才能再次开炉：此外，硅酸盐粘合剂的固化温度较高，在室温状态下固化速率极慢，于施工质量和施工效率均不利。总之，使用硅酸盐粘合剂于高温设备密封工程中所构成的密封设施总体上存在施工方便性差且成本高、可靠工作寿命短和日常维护保养工作量大且成本高等缺点，从实用性和经济性角度考虑均欠理想。
发明内容
本发明目的是要克服采用现有硅酸盐粘合剂构筑的高温设备密封设施所存的不足，提供一种固化温度较低、粘结性能优越，用以构筑的高温设备密封设施气密性好、可靠工作寿命长且施工方便的气密性耐高温硅酸盐粘合剂。
本发明的气密性耐高温硅酸盐粘合剂主要包含有粘料、填料、稳定剂、固化剂、染料、增粘剂、增稠剂和消泡剂，以100份为配置重量单位的组分配方如下：
粘料 40-80份、
填料 5-20份、
稳定剂 0.3-5份、
固化剂 5-15份、
染料 0.2-2份、
增粘剂 0.2-2份、
增稠剂 0.2-2份、
消泡剂 0.5-1份；
其中：
所述的粘料是由波美度为50、模数为3的硅酸钠溶液(Na2SiO3)、氢氧化钾(KOH)粉末和临安白土粉末、以三者20:1:5的重量配比共混生成的浆状化合物充任；
所述的填料是由氧氯化锆(ZrOCl)粉末、浓度为18%-26%的氢氧化铵水溶液(NH3·H2O)和硅铝比为80-120的ZSM-5分子筛、以三者2:5:15的重量配比混合而成的浆状混合物充任；
所述的稳定剂由300目以上还原态锌粉充任；
所述的固化剂由氟化钙(CaF2)与二氧化硅(SiO2)以二者2:1重量配比混合而成；
所述的染料由三氧化二铁(Fe2O3)、氧化铜(CuO)或氧化钛(TiO2)中的一种充任；
所述的增粘剂由半乳甘露聚糖、海藻胶或甲基羟乙基纤维素中的一种充任；
所述的增稠剂由碳酸钙(CaCO3)充任；
所述的消泡剂由聚二甲基硅氧烷充任；
生产工艺如下：
1.将波美度为50、模数为3的硅酸钠溶液(Na2SiO3)、氢氧化钾(KOH)粉末和临安白土粉末以三者20:1:5的重量配比混合、在搅拌器内搅拌0.5小时反应生成浆状粘料；
2.先将氧氯化锆(ZrOCl)粉末、浓度为18%-26%的氢氧化铵水溶液(NH3·H2O)和硅铝比为80-120的ZSM-5分子筛以三者2:5:15的重量配比配制，再将氧氯化锆粉末加入搅拌器内搅拌15分钟，再后将18%-26%浓度的氢氧化铵水溶液缓慢滴入，搅拌生成稳定的锆溶胶，最后加入ZSM-5分子筛，继续搅拌0.5小时，即得到浆状填料；
3.将所述的浆状粘料和浆状填料混合后在搅拌状态下加入稳定剂、固化剂、染料、增粘剂、增稠剂和消泡剂，继续搅拌0.5小时，最后出料包装，得到气密性耐高温硅酸盐粘合剂。
其中：所述的硅酸钠溶液，俗称水玻璃、泡花碱，具有依靠其硅酸根固化时析出硅胶形成致密聚合物的功能，所述的氢氧化钾具有提高体系中pH值，防止硅酸钠水解时过早析出硅胶的功能，所述的临安白土具有在强碱性条件下发生水化反应、生成粘稠浆液的功能。所述的稳定剂锌粉具有添加后改善界面润湿、促进粘合、阻止裂纹扩展、有助于改善硅酸盐粘合剂抗热震性能的功能；所述的氧氯化锆具有提供锆离子的功能，所述的氢氧化铵作为沉淀剂，通过缓慢的加入方式使生成的凝胶分散于填料中，能避免因高温晶格转化而引发产生的热引力，有助于提高粘结可靠性；所述的ZSM-5分子筛用作耐火填料，具有良好的热稳定性，1100℃以上高温仍然可以保持晶体结构不发生化学反应，可以改善热膨胀系数，提高粘合剂抗热震性能，另外，ZSM-5系列分子筛，特有的微孔结构，即[100] 10 5.1×5.5,[010] 10 5.3×5.6 MFI结构孔道，固化后在粘合剂中可形成独特的纳米级微孔-介孔多级孔道结构，由于孔道尺寸微小，不会达到影响粘合强度的级别，且还有利于在粘合剂受热失去结晶水时水分子的扩散，因而不会在粘接面内残余肉眼可见的大孔道而降低粘合强度和气密性，避免了含大孔粘接面的形成。
此外，所述的固化剂采用以2:1重量比配制的氟化钙与二氧化硅双组份形式，有利于促进粘合剂在常温下的固化，克服现有高温固化粘合剂在冷却后容易因其膨胀/收缩系数与被粘物间的较大差异而断裂、影响工作可靠性的弊端；所述的染料具有突显观测粘接面、并兼顾外表美观的功能，可在三氧化二铁(Fe2O3)、氧化铜(CuO)或氧化钛(TiO2) 三者中按需选用；所述的增粘剂具有增加粘合剂初粘性的功能，在粘合剂尚未固化时提供足够的粘接强度，以防止被粘结面发生位移，方便于施工，可在田菁粉、海藻胶、甲基羟乙基纤维素三者中选用，以百灵威科技有限公司生产的甲基羟乙基纤维素为优选；所述的增稠剂为碳酸钙，属于无机增稠剂，与有机增稠剂相比，碳酸钙具有更容易保存运输和成本较低的特点；所述的消泡剂受耐碱性所限，以聚二甲基硅氧烷为最佳。
基于上述构思的本发明气密性耐高温硅酸盐粘合剂，由于在组分配方中包含有具有固化时析出硅胶形成致密聚合物的功能的硅酸钠溶液，具有提高体系中pH值，防止硅酸钠水解时过早析出硅胶的功能的氢氧化钾，具有在强碱性条件下发生水化反应、生成粘稠浆液的功能的临安白土，具有添加后改善界面润湿、促进粘合、阻止裂纹扩展、有助于改善硅酸盐粘合剂抗热震性能的功能的稳定剂锌粉，以及具有良好的热稳定性、耐酸性、憎水性，有利于改善粘合剂抵抗环境侵害功能ZSM-5分子筛，不仅降低粘合剂的固化温度至120℃下，且使耐高温性能达1000℃以上，而且，粘合剂固化后构成的密封层是以硅、氧、铝为主、形成的孔道尺寸微小、便于在粘合剂受热失去结晶水时方便水分子扩散、但不会达到影响粘合强度级别的三维空间的坚硬结构，高温加热失去结晶水后不会产生大孔道，保持良好的气密性与粘接强度，特别适用于在金属对金属、金属对陶瓷纤维毯、陶瓷纤维毯对陶瓷纤维毯粘接时，表现出适宜的匹配性，为现有的锅炉炉顶密封提供了技术保障。
Claims (1)
1.一种气密性耐高温硅酸盐粘合剂，其特征在于主要包含有粘料、填料、稳定剂、固化剂、染料、增粘剂、增稠剂和消泡剂，以100份为配置重量单位的组分配方如下：
粘料 40-80份、
填料 5-20份、
稳定剂 0.3-5份、
固化剂 5-15份、
染料 0.2-2份、
增粘剂 0.2-2份、
增稠剂 0.2-2份、
消泡剂 0.5-1份；
其中：
所述的粘料是由波美度为50、模数为3的硅酸钠溶液(Na2SiO3)、氢氧化钾(KOH)粉末和临安白土粉末、以三者20:1:5的重量配比共混生成的浆状化合物充任；
所述的填料是由氧氯化锆(ZrOCl)粉末、浓度为18%-26%的氢氧化铵水溶液(NH3·H2O)和硅铝比为80-120的ZSM-5分子筛、以三者2:5:15的重量配比混合而成的浆状混合物充任；
所述的稳定剂由300目以上还原态锌粉充任；
所述的固化剂由氟化钙(CaF2)与二氧化硅(SiO2)以二者2:1重量配比混合而成；
所述的染料由三氧化二铁(Fe2O3)、氧化铜(CuO)或氧化钛(TiO2)中的一种充任；
所述的增粘剂由半乳甘露聚糖、海藻胶或甲基羟乙基纤维素中的一种充任；
所述的增稠剂由碳酸钙(CaCO3)充任；
所述的消泡剂由聚二甲基硅氧烷充任；
生产工艺如下：
将波美度为50、模数为3的硅酸钠溶液(Na2SiO3)、氢氧化钾(KOH)粉末和临安白土粉末以三者20:1:5的重量配比混合、在搅拌器内搅拌0.5小时反应生成浆状粘料；
先将氧氯化锆(ZrOCl)粉末、浓度为18%-26%的氢氧化铵水溶液(NH3·H2O)和硅铝比为80-120的ZSM-5分子筛以三者2:5:15的重量配比配制，再将氧氯化锆粉末加入搅拌器内搅拌15分钟，再后将18%-26%浓度的氢氧化铵水溶液缓慢滴入，搅拌生成稳定的锆溶胶，最后加入ZSM-5分子筛，继续搅拌0.5小时，即得到浆状填料；
将所述的浆状粘料和浆状填料混合后在搅拌状态下加入稳定剂、固化剂、染料、增粘剂、增稠剂和消泡剂，继续搅拌0.5小时，最后出料包装，得到气密性耐高温硅酸盐粘合剂。
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