[发明专利]无机粘合剂及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于粘合剂技术领域，涉及一种无机粘合剂及其制造方法。

背景技术

众所周知，粘合剂多为有机高分子的粉末、溶液或乳液，通过热熔、聚合、破乳等方式形成高强度膜。涂料可以看成单面粘合的粘合剂，其中的成膜物质便起到粘合剂的作用，将颜料和其他配料粘结到基材表面，以实现防护和美观的效果。

然而，有机粘合剂大都含有甲醛等VOC(挥发性有机物)，不仅对施工人员和使用人员的健康造成危害，还会加剧温室效应。

出于健康和环保的考虑，亟需性能优异无机粘合剂替代传统有机粘合剂，尤其是在无机材料之间的粘结方面，无机粘合剂具有更好的渗透性和相容性，是无机粘合剂代替有机粘合剂的前沿领域。

粘合剂主要用在建筑和工业领域。

在建筑领域，水泥因其价格低廉，是目前最常用的无机粘合剂，但其本身存在强度低、单位面积需用量大、扬灰大等问题。建筑上普遍使用水泥为粘合剂粘结各种土砖、瓷砖、马赛克、大理石、石灰等，然而由于膨胀率、吸水率等方面存在差别，导致土砖结构的强度下降、表面的的瓷砖、马赛克、大理石、石灰易脱落，不仅影响了美观，而且是安全隐患。

无论工业领域还是建筑领域，大量使用的涂料在本质上都是粘合组分(成膜物)和颜填料的组合物，当该组合物涂布到基材表面时，随着溶剂和分散剂的挥发，粘合组分固化成连续的涂膜，颜填料均匀分布在涂膜中。由于溶剂和分散剂的挥发会产生空隙，导致收缩或表面多孔，因此涂料的方向一直是提高固含量。

20世纪70年代NASA首次开发出了硅酸盐富锌涂料，使用高模数硅酸钾将锌粉粘结到钢铁表面，实现了自固化长效防腐。但是，当时NASA所用的高模数硅酸钾存在稳定性差和耐水性差的缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种无机粘合剂。

本发明的另一目的是提供一种无机粘合剂的制造方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种无机粘合剂，由以下质量份数的组分组成：

在上述的无机粘合剂中，所述的碱金属的氢氧化物为氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或几种。

在上述的无机粘合剂中，所述的纳米硅溶胶平均粒径小于50纳米，pH大于8，且纳米硅溶胶中的质量浓度为15-35％。

在上述的无机粘合剂中，本无机粘合剂中，可溶性二氧化硅与碱金属的氢氧化物的摩尔比为3-20。

在上述的无机粘合剂中，本无机粘合剂中，纳米硅溶胶所含二氧化硅与加入的碱金属的氢氧化物的摩尔比为3-20。

在上述的无机粘合剂中，硅溶胶所含二氧化硅与加入的碱金属的氢氧化物的摩尔比为4-8。

在上述的无机粘合剂中，所述的凝固剂包括铝粉、锌粉、氧化铝、氧化锌、氢氧化铝、氢氧化锌或含有以上物质的矿石中的一种或几种，所述的增稠剂为非离子增稠剂，所述的消泡剂为非离子消泡剂，所述的分散剂为非离子分散剂。

在上述的无机粘合剂中，所述的矿石为高岭土、铝矾土、硅锌矿、云母、蒙脱石、膨润土、长石中的一种或几种，所述的增稠剂为纤维素及其衍生物或非聚醚聚氨酯，所述的消泡剂为油脂、高碳醇、聚氧化丙烯、聚氧化丁烯或聚硅氧烷消泡剂，所述的分散剂为低碳醇、多元醇或聚氧化乙烯。

一种无机粘合剂的制造方法，向纳米硅溶胶中加入碱金属氢氧化物，持续超声搅拌至pH稳定，得到硅酸盐溶液，向硅酸盐溶液中加入凝固剂，增稠剂，消泡剂，分散剂，高剪切混合、反应得到无机粘合剂。

在上述的无机粘合剂的制造方法中，所述的纳米硅溶胶、碱金属的氢氧化物、凝固剂、增稠剂、消泡剂和分散剂的质量份数依次为100份、1-20份、1-300份、0-2份、0-2份和0-2份，所述的凝固剂包括铝粉、锌粉、氧化铝、氧化锌、氢氧化铝、氢氧化锌或含有以上物质的矿石中的一种或几种，所述的增稠剂为非离子增稠剂，所述的消泡剂为非离子消泡剂，所述的分散剂为非离子分散剂。

在上述的无机粘合剂的制造方法中，所述的纳米硅溶胶平均粒径小于50纳米，所述的增稠剂为纤维素及其衍生物或非聚醚聚氨酯，所述的消泡剂为油脂、高碳醇、聚氧化丙烯、聚氧化丁烯或聚硅氧烷消泡剂，所述的分散剂为低碳醇、多元醇或聚氧化乙烯。

在碱金属离子的存在下，二氧化硅水合物脱水时会聚合成高分子，成膜并具有一定强度。溶液中二氧化硅与碱金属氧化物的摩尔比称为模数，模数和浓度越高则固化时间越短、溶液稳定性越差，固化后的强度越大、耐水性越好、收缩率也越大，可见硅酸盐的模数并不是越高越好。一般把模数大于4的硅酸盐称为高模数硅酸盐。