钠水玻璃耐高温胶粘剂的研究及工程应用

论文摘要

钠水玻璃胶粘剂主要由胶料、固化剂、填料和添加剂组成,具有耐燃性好、耐酸性强、环保无毒、工艺简单、成本低廉等优点,广泛应用在防火保温材料、耐酸胶泥、耐火涂料、铸造和模具等领域,但存在的不足之处限制了其应用的范围和发展的速度,有待于进一步研究,本文针对钠水玻璃胶粘剂存在粘接力低、耐水性差、耐高温性不足等缺陷,采用粗填料作为骨架材料提高耐温性能,复合细填料作为填缝材料提高力学性能和耐水性能的研究和设计思路。本文研究了胶料模数n、波美度Be、固化剂添加量、填料种类、颗粒度及配比等因素对胶粘剂性能的影响,首先,通过大量试验确定胶粘剂配方的最佳原料,包括模数n为2.8,波美度Be为45的胶料,氟硅酸钠固化剂,90目铝矾土粗填料,1250目石英粉和600目铸石粉细填料。然后,通过单因素考察和正交实验的方法,优化并确定钠水玻璃胶粘剂配方为:水玻璃胶料45g,氟硅酸钠6.75g,铝矾土80g,石英粉28g,铸石粉12g。在此基础上,还对胶粘剂的固化工艺进行了研究,结果表明:对于固化初期的胶粘剂,采用温度130℃、速率12℃/min、时间3h左右的加热方式及浓度50%的H2SO4、间隔12h、共处理3次的酸处理方式,能够提高胶粘剂力学性能17%~22%左右。本文对钠水玻璃胶粘剂产品进行了性能测试及工程应用研究,实验结果表明:改性后胶粘剂力学性能为6.87 MPa,改性前力学性能为5.03 MPa,力学性能提高了36.6%;改性后耐水性能的强度残留率为95%,改性前耐水性能的强度残留率为88%,耐水性能提高了7%;改性后耐温性能的强度残留率为87.9%,改性前耐温性能的强度残留率为74%,耐温性能提高了13.9%;改性后成本为800元/t,改性前成本为1200元/t,成本降低了33.3%。此外,通过SEM电镜扫描分析,观察到改性后胶粘剂的表面更加密实光滑,而未改性胶粘剂表面出现许多裂纹,故改性后胶粘剂的力学性能和耐水性能都比较优异;TG—DTA分析结果显示,钠水玻璃胶粘剂在900℃之前粘接结构未发生分解变化,极限使用温度为900℃,而且600℃强度残留率是未改性胶粘剂的2倍多,由此可见钠水玻璃胶粘剂耐高温性能明显改善;XRD结果表明,加入填料只是混合改性,而未发生化学反应改性。改性后钠水玻璃胶粘剂的多项性能指标都超过市售产品,可以满足工程应用的要求,而且成本低廉、工艺简单,适合进行工业放大生产和推广应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 水玻璃胶粘剂概述
• 1.2.1 水玻璃胶粘剂的组成和性能
• 1.2.2 钠水玻璃胶粘剂的特点
• 1.2.3 钠水玻璃胶粘剂的固化机理
• 1.3 钠水玻璃胶粘剂研究进展
• 1.3.1 胶料改性研究进展
• 1.3.2 固化剂改性研究进展
• 1.3.3 填料改性研究进展
• 1.4 论文的创新思路
• 1.5 论文的研究目标及内容
• 1.5.1 研究目标
• 1.5.2 研究内容
• 第二章 钠水玻璃胶粘剂最佳配方确定
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 单因素分析
• 2.2.2 正交试验
• 2.2.3 配方调整
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 胶料对钠水玻璃胶粘剂的影响
• 2.3.2 固化剂对钠水玻璃胶粘剂的影响
• 2.3.3 粗填料对钠水玻璃胶粘剂的影响
• 2.3.4 细填料对钠水玻璃胶粘剂的影响
• 2.3.5 复合填料对钠水玻璃胶粘剂的影响
• 2.3.6 正交实验结果
• 2.4 成本核算
• 2.5 本章小结
• 第三章 钠水玻璃胶粘剂固化工艺的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验药品
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 实验方法
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 养护条件对钠水玻璃胶粘剂的影响
• 3.3.2 加热方式对钠水玻璃胶粘剂的影响
• 3.3.3 酸处理对钠水玻璃胶粘剂的影响
• 3.3.4 搅拌对钠水玻璃胶粘剂的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 钠水玻璃胶粘剂的性能测试
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验药品
• 4.1.2 实验仪器
• 4.2 测试指标及方法
• 4.2.1 理化性能测试
• 4.2.2 力学性能测试
• 4.2.3 耐水性能测试
• 4.2.4 耐温性能测试
• 4.2.5 耐久性能测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 理化性能测试结果及分析
• 4.3.2 力学性能测试结果及分析
• 4.3.3 耐水性能测试结果及分析
• 4.3.4 耐温性能测试结果及分析
• 4.3.5 耐久性能测试结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 钠水玻璃胶粘剂的工程应用
• 5.1 在防火保温材料方面的应用
• 5.2 在耐酸胶泥方面的应用
• 5.3 在耐火涂料方面的应用
• 5.4 在铸造和模具方面的应用
• 5.5 本章小结
• 结论及展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件