一种多金属磷酸盐胶粘剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多金属磷酸盐胶粘剂，由以下重量份的原料制成：多金属磷酸盐胶体40‑60份，去离子水40‑60份，有机硅憎水剂1‑2份，高分子乳液2‑3份，无机填料粉体2‑5份。相对于现有技术，本发明专利技术提出了使用磷酸与多金属氧化物/氢氧化物反应制备多金属磷酸盐胶体的方法，并且对以此种胶体为基础通过添加不同比例的有机硅憎水剂、高分子聚合物乳液以及活性无机填料等调配出了一种多金属磷酸胶粘剂。这种胶粘剂由于体系呈酸性且金属阳离子所对应的氢氧化物在水中的溶解度较小，所以可以有效的切断出现返碱的路径，实现板材在应用过程中不出现反碱的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于粘接剂
，具体涉及一种多金属磷酸盐胶粘剂及其制备方法。
技术介绍
传统上，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。对于以水玻璃为主粘接剂并对粘接剂体系进行改进的相关报道在最近已经大量出现，但是由于水玻璃这种材料自身具有高浓度Na离子，高浓度Na离子会使起胶粘作用的Si-O-Si键出现可逆降解。伴随着这个可逆降解的过程，在工程实际应用过程中不可避免的产生两个极其严重的后果：1.耐候性差，板材在使用一段时间后材料力学强度出现较大的损失；2.出现严重的返碱问题，Si-O-Si键在断裂之后，相对稳定的Na离子开始具有极大的迁移性而出现外墙面的返碱现象，返碱现象的出现则会导致墙面的涂层出现斑驳甚至局部性脱落。清华大学鲍捷等人曾专门为建筑墙体返碱问题做过相关研究，并认为返碱问题的出现归因为两大步骤：1.墙体中的硅酸钠与熟石灰作用生成硅酸钙沉淀和氢氧化钠；2.氢氧化钠在墙体表面吸收空气中的CO2而形成返碱物的主要成分碱式碳酸钠和碳酸钠。而水玻璃的制备过程就是用高浓度氢氧化钠与二氧化硅微粉化合而成的高碱度的Na2O·nSiO2胶体，体系自身的高碱度环境与高浓度Na离子的存在使得水玻璃这种胶粘剂具有了天然返碱的属性。因此，若要避免无机胶粘剂出现返碱现象则必须从原理上切断出现返碱的路径，首先，整个胶粘剂体系应该为中性或者酸性；其次，胶粘剂的阳离子不能为溶解度极高的碱金属离子。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是传统的水玻璃粘接剂由于体系自身的高碱度环境与高浓度Na离子的存在使得水玻璃这种胶粘剂具有了天然返碱的属性，且耐候性差，板材在使用一段时间后材料力学强度出现较大的损失，为解决上述问题，本专利技术提供一种多金属磷酸盐胶粘剂及其制备方法。本专利技术的目的是以下述方式实现的：一种多金属磷酸盐胶粘剂，由以下重量份的原料制成：多金属磷酸盐胶体40-60份，去离子水40-60份，有机硅憎水剂1-2份，高分子乳液2-3份，无机填料粉体2-5份。所述多金属磷酸盐胶体包括氢氧化铝、ⅡA族金属氧化物、过渡金属氧化物、质量分数为80％的磷酸溶液和去离子水；其中，氢氧化铝、ⅡA族金属氧化物和过渡金属氧化物的摩尔比为n1:n2:n3＝(50-100):(0-50):(0-50)，质量分数为80％的磷酸溶液中所含磷酸的摩尔数为：n4＝3n1+2n2+2n3，去离子水的质量为多金属磷酸盐胶体总质量的5％-20％。所述氢氧化铝为纯度大于95％的粉体。所述ⅡA族金属氧化物为BeO，MgO，CaO，SrO和BaO中的至少一种，纯度大于98％，粒度小于800目。所述ⅡA族金属氧化物为MgO和CaO中的至少一种。所述过渡金属氧化物为FeO，CuO，ZnO，Cr2O3，MnO2和ZrO2中的至少一种，纯度大于98％，粒度小于800目。所述有机硅憎水剂为甲基硅醇钠，异丁基硅醇钠或异辛基三乙氧基硅烷中的一种。所述高分子乳液为苯丙乳液，JS乳液，乳化沥青或改性丙烯酸乳液中的一种。所述无机填料粉体为白炭黑、超细高岭土和超细膨润土中的至少一种。具体操作步骤为：a.多金属磷酸盐胶体的制备：称取氢氧化铝、ⅡA族金属氧化物和过渡金属氧化物，混合均匀后放入三口烧瓶内；再称取磷酸溶液，并将磷酸溶液缓慢加入三口烧瓶内，边加边搅拌；给三口烧瓶分别加装温度计、搅拌器和回流冷凝管，再将三口烧瓶放入80-100℃的恒温油浴中加热搅拌，待反应体系温度稳定以后开始计时，反应20-40min后加入去离子水搅拌均匀；b.多金属磷酸盐胶粘剂的制备：称取多金属磷酸盐胶体，加入去离子水，再加入称量好的有机硅憎水剂、高分子乳液和无机填料粉体，在搅拌机中混合均匀即可。相对于现有技术，本专利技术提出了使用磷酸与多金属氧化物/氢氧化物反应制备多金属磷酸盐胶体的方法，并且对以此种胶体为基础通过添加不同比例的有机硅憎水剂、高分子聚合物乳液以及活性无机填料等调配出了一种多金属磷酸胶粘剂。这种胶粘剂由于体系呈酸性且金属阳离子所对应的氢氧化物在水中的溶解度较小，所以可以有效的切断出现返碱的路径，实现板材在应用过程中不出现反碱的问题。具体实施方式实施例1：一种多金属磷酸盐胶粘剂，由以下重量份的原料制成：多金属磷酸盐胶体40-60份，去离子水40-60份，有机硅憎水剂1-2份，高分子乳液2-3份，无机填料粉体2-5份。所述多金属磷酸盐胶体包括氢氧化铝、ⅡA族金属氧化物、过渡金属氧化物、质量分数为80％的磷酸溶液和去离子水；其中，氢氧化铝、ⅡA族金属氧化物和过渡金属氧化物的摩尔比为n1:n2:n3＝(50-100):(0-50):(0-50)，质量分数为80％的磷酸溶液中所含磷酸的摩尔数为：n4＝3n1+2n2+2n3，去离子水的质量为多金属磷酸盐胶体总质量的5％-20％。所述氢氧化铝为纯度大于95％的粉体。所述ⅡA族金属氧化物为BeO，MgO，CaO，SrO和BaO中的至少一种，纯度大于98％，粒度小于800目。所述ⅡA族金属氧化物为MgO和CaO中的至少一种。所述过渡金属氧化物为FeO，CuO，ZnO，Cr2O3，MnO2和ZrO2中的至少一种，纯度大于98％，粒度小于800目。所述有机硅憎水剂为甲基硅醇钠，异丁基硅醇钠或异辛基三乙氧基硅烷中的一种。所述高分子乳液为苯丙乳液，JS乳液，乳化沥青或改性丙烯酸乳液中的一种。所述无机填料粉体为白炭黑、超细高岭土和超细膨润土中的至少一种。具体操作步骤为：a.多金属磷酸盐胶体的制备：称取氢氧化铝、ⅡA族金属氧化物和过渡金属氧化物，混合均匀后放入三口烧瓶内；再称取磷酸溶液，并将磷酸溶液缓慢加入三口烧瓶内，边加边搅拌；给三口烧瓶分别加装温度计、搅拌器和回流冷凝管，再将三口烧瓶放入80-100℃的恒温油浴中加热搅拌，待反应体系温度稳定以后开始计时，反应20-40min后加入去离子水搅拌均匀；b.多金属磷酸盐胶粘剂的制备：称取多金属磷酸盐胶体，加入去离子水，再加入称量好的有机硅憎水剂、高分子乳液和无机填料粉体，在搅拌机中混合均匀即可。实施例2：一种多金属磷酸盐胶粘剂，由以下重量份的原料制成：多金属磷酸盐胶体40g，去离子水40g，甲基硅醇钠1g，苯丙乳液2g，白炭黑2g。所述多金属磷酸盐胶体包括以下摩尔份的原料制成：氢氧化铝n1＝50mol，BeO n2＝1mol，FeO n3＝1mol，质量分数为80％的磷酸溶液中所含磷酸的摩尔数为：n4＝3n1+2n2+2n3＝154mol，还包括去离子水，去离子水的质量为多金属磷酸盐胶体总质量的15％。所述氢氧化铝为纯度大于95％的粉体。BeO和FeO的纯度大于98％，粒度小于800目。具体操作步骤为：a.多金属磷酸盐胶体的制备：称取氢氧化铝、BeO和FeO，混合均匀后放入三口烧瓶内；再称取磷酸溶液，并将磷酸溶液缓慢加入三口烧瓶内，边加边搅拌；给三口烧瓶分别加装温度计、搅拌器和回流冷凝管，再将三口烧瓶放入90℃的恒温油浴中加热搅拌，待反应体系温度稳定以后开始计时，反应30min后加入去离子水搅拌均匀；b.多金属磷酸盐胶粘剂的制备：称取多金属磷酸盐胶体，加入去离子水，再加入称量好的有机硅憎水剂、高分子乳液和无机填料粉体，在搅拌机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多金属磷酸盐胶粘剂，其特征在于：由以下重量份的原料制成：多金属磷酸盐胶体40‑60份，去离子水40‑60份，有机硅憎水剂1‑2份，高分子乳液2‑3份，无机填料粉体2‑5份。

【技术特征摘要】
1.一种多金属磷酸盐胶粘剂，其特征在于：由以下重量份的原料制成：多金属磷酸盐胶体40-60份，去离子水40-60份，有机硅憎水剂1-2份，高分子乳液2-3份，无机填料粉体2-5份。2.根据权利要求1所述的多金属磷酸盐胶粘剂，其特征在于：所述多金属磷酸盐胶体包括氢氧化铝、ⅡA族金属氧化物、过渡金属氧化物、质量分数为80%的磷酸溶液和去离子水；其中，氢氧化铝、ⅡA族金属氧化物和过渡金属氧化物的摩尔比为n1:n2:n3=（50-100）:（0-50）:（0-50），质量分数为80%的磷酸溶液中所含磷酸的摩尔数为：n4=3n1+2n2+2n3，去离子水的质量为多金属磷酸盐胶体总质量的5%-20%。3.根据权利要求2所述的多金属磷酸盐胶粘剂，其特征在于：所述氢氧化铝为纯度大于95%的粉体。4.根据权利要求2所述的多金属磷酸盐胶粘剂，其特征在于：所述ⅡA族金属氧化物为BeO，MgO，CaO，SrO和BaO中的至少一种，纯度大于98%，粒度小于800目。5.根据权利要求4所述的多金属磷酸盐胶粘剂，其特征在于：所述ⅡA族金属氧化物为MgO和CaO中的至少一种。6.根据权利要求2所述的多金属磷酸盐胶粘剂，其特征在于：所述过渡金属氧化物为Fe...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵毅，
申请(专利权)人：中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，
类型：发明
国别省市：河南;41