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用于復(fù)合材料的無機粘結(jié)材料體系的制作方法

文檔序號:11886950閱讀:255來源:國知局
用于復(fù)合材料的無機粘結(jié)材料體系的制作方法與工藝
粘結(jié)劑主要用于將細(xì)分的固體粘結(jié)在一起。通過這種方式粘結(jié)的固體可以是填料或功能性物質(zhì)。所述填料主要用于增加物質(zhì)混合物的體積而不改變該物質(zhì)混合物的基本性質(zhì),所述功能性物質(zhì)主要用于賦予物質(zhì)混合物特定性質(zhì)。粘結(jié)材料體系的典型操作模式是基于粘結(jié)劑組分(粘結(jié)劑)與硬化劑組分(硬化劑)的反應(yīng),形成其中粘結(jié)有固體的或多或少能快速固結(jié)或硬化的粘結(jié)劑。粘結(jié)材料體系是指具有至少一種粘結(jié)劑和至少一種硬化劑的多組分體系或組合,該體系或組合能互相反應(yīng)形成粘結(jié)劑。最后,術(shù)語“粘結(jié)劑”表示從粘結(jié)劑與硬化劑的反應(yīng)得到的物質(zhì)或材料。粘結(jié)劑與其中粘結(jié)的填料的組合被稱為復(fù)合物。這種復(fù)合物可作為具有所需形狀的三維成形體形成,并固化成這種形式。但是,也可將粘結(jié)劑與其中粘結(jié)的固體的組合施涂于基板,從而在固化之后在該基板上形成與之牢固結(jié)合的涂層。現(xiàn)有技術(shù)中已知:無機粘結(jié)材料體系是基于可溶性或溶解的硅酸鹽形式的粘結(jié)劑與合適硬化劑反應(yīng)的。對于灰漿和水泥,通常使用單組分粘結(jié)劑,其中將粉末狀硅酸鹽形式的粘結(jié)劑與類似粉末狀的硬化劑以及類似粉末狀的填料或功能性物質(zhì)混合。在雙組分體系的情況中,通常以溶解于水中的硅酸鹽(水玻璃)形式將粘結(jié)劑加入硬化劑與待粘結(jié)的填料或功能性物質(zhì)的混合物中,并混合。硬化劑可以是液體也可以是固體。同樣可以將水玻璃加入待粘結(jié)的填料或功能性物質(zhì)中,然后用二氧化碳(CO2)氣體處理該體系。文獻中所述的常用硅酸鹽硬化劑是二氧化碳、氟硅酸鹽、碳酸酯、乙交酯、和各種金屬磷酸鹽。尤其是在文獻中,長期以來已知通式為[Al(PO3)3]n的聚合磷酸鋁是用于堿金屬硅酸鹽的硬化劑。在DE2443717A1中,參考兩份之前的日本專利說明書,報告了使用金屬硼酸鹽和硼酸來固化用于無機涂層的水溶性硅酸鹽。但是,該之前所述的硬化劑的缺陷在于,所生產(chǎn)的粘結(jié)劑的耐水性和耐化學(xué)品性能不足。因此,在DE24432717A1中,建議使用在300-1500℃煅燒的由以下組分組成的混合物來代替之前所述的硬化劑:來自元素周期表第II-VIII主族的硼酸鹽、硼酸、氧化硼,和金屬磷酸鹽、硅酸鹽、氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽和硝酸鹽。但是,使用這些硬化劑的粘結(jié)材料體系具有以下缺點:煅燒使得反應(yīng)性劇烈降低,以至于所得材料的適用期事實上只能采用手動加工。尤其是對于高速工業(yè)工藝,例如生產(chǎn)成形體,適用期過長。DE2433717A1中要求權(quán)利的體系的缺點還有,硼酸鹽的生產(chǎn)很費力而且耗能多,因為所列出的大部分硼酸鹽無法商購,生產(chǎn)必需使用的原料不容易獲取。而且,必需的煅燒溫度通常為1000℃或甚至更高,或者,在較低溫度進行了熱處理的混合物需要長達(dá)5小時的非常長的必需駐留時間。這是非常不經(jīng)濟的,導(dǎo)致硬化劑的生產(chǎn)成本很高。要求權(quán)利的硬化劑/粘結(jié)劑質(zhì)量比范圍為大于1,這也使得這種粘結(jié)材料體系非常昂貴,因此是不經(jīng)濟的。在EP1205439A1中描述了使用通式為2ZnO·mB2O3·xH2O的硼酸鋅作為用于水玻璃的硬化劑,在這種通式中,m可以是2.8-3.2范圍內(nèi)的數(shù)字,x不大于4。水含量x小于4的硼酸鋅的反應(yīng)性比較差。這是不利的,因為低反應(yīng)性導(dǎo)致硬化時間太長,尤其是對于高速工業(yè)工藝,例如生產(chǎn)成形體。在DE3043856中描述了一種用于耐火工段的基于硅酸鹽的粘結(jié)劑制劑。這種制劑包含5-60%的堿金屬硅酸鹽,5-50%的二價或三價金屬的酸式磷酸鹽,5-50%的硼酸鹽、氧化硼或硼酸,1-70%的硅酸,0.1-80%的反應(yīng)性氧化鋁,以及1-5%的可離子交換的硅酸鋁。該粘結(jié)劑首先通過凝膠形成方式反應(yīng),然后轉(zhuǎn)化成溶膠并形成結(jié)合。由于這種反應(yīng)路徑以及總體組合物可適當(dāng)?shù)赜糜谀突鸸ざ沃?,該粘結(jié)劑的反應(yīng)性比較低,因此固結(jié)時間過長,尤其是對于高速工業(yè)工藝,例如生產(chǎn)成形體。本發(fā)明的目的是提供具有高反應(yīng)性、由此具有短的固結(jié)和硬化時間的粘結(jié)材料體系,該體系尤其適合用于高速工業(yè)工藝,例如生產(chǎn)成形體。同時,該粘結(jié)材料體系使得由其獲得的復(fù)合物具有高的耐水性、耐候化性和疏水性。根據(jù)所用填料,該復(fù)合物同樣可實現(xiàn)高達(dá)750℃的耐高溫性。本發(fā)明提出了一種具有金屬硼酸鹽作為硬化劑組分和堿金屬硅酸鹽作為粘結(jié)劑組分的粘結(jié)材料體系,其中該粘結(jié)材料體系的特點在于,其至少90重量%由具有以下組成的粘結(jié)材料基質(zhì)構(gòu)成:18-40重量%硬化劑組分A,由至少一種通式為wMIIO·xMIII2O3·yB2O3·zH2O的硼酸鹽構(gòu)成,其中MII=Mg、Ca、Sr、Zn或Cu且0.5≤w≤4,MIII=Al、Fe或Cr且0≤x≤0.5,1.5≤y≤3.5,0.33≤Σw/y≤1.34,0≤Σx/y≤0.25且0≤z≤7.055-75重量%粘結(jié)劑組分B,由至少一種通式為R2O·xSiO2的堿金屬硅酸鹽構(gòu)成,其中R=Na或K且2.0≤x≤3.35以及1-10重量%加速劑組分C,由正-、二-或三-磷酸的金屬鹽構(gòu)成,選自第3、第4和第5周期的非堿金屬的完全脫質(zhì)子化的正-和二-磷酸鹽以及三磷酸二氫鋁鹽或其混合物。具有上述組成的粘結(jié)材料體系特別適合于生產(chǎn)復(fù)合材料以及由多種基板制成的成形體。因此,能將無機材料(例如礦物、玻璃或金屬)和有機材料(例如塑料或可再生原料或再循環(huán)材料)結(jié)合。該粘結(jié)劑特別適合于生產(chǎn)復(fù)合材料以及由開孔或閉孔膨脹材料(例如膨脹粘土、珍珠巖、泡沫玻璃)制成的成形體。固化的粘結(jié)劑不含有機成分,不可燃燒,耐水和耐候化,并且具有耐紫外性和紫外阻擋性。而且,還可以通過加入合適的染料和顏料將其調(diào)節(jié)成紅外吸收性或反射性。用本發(fā)明的粘結(jié)劑涂覆的產(chǎn)品以及由其生產(chǎn)的復(fù)合材料可用于多種室內(nèi)和戶外方式。本發(fā)明的硬化劑是基于具有上述硬化劑組分A的摩爾通式的反應(yīng)性金屬硼酸鹽。根據(jù)本發(fā)明,硬化劑組分A由至少一種所述通式的硼酸鹽構(gòu)成。因此,硬化劑組分A可以由唯一一種所述通式的具體硼酸鹽構(gòu)成,也可以由兩種或更多種所述通式的不同硼酸鹽構(gòu)成。關(guān)于比例w/y或x/y的求和符號,在這種上下文中應(yīng)理解為,若硬化劑組分A中包含若干種具有所述通式的不同金屬硼酸鹽,則該比例對應(yīng)于w、x或y的總和。在一些具體實施方式中,對于通式為wMIIO·xMIII2O3·yB2O3·zH2O的至少一種硼酸鹽,x=0且MII=Mg、Ca或Zn。本發(fā)明另一些具體實施方式的特征在于,0.33≤Σw/y≤1.34。在一些具體實施方式中,對于硼酸鹽的含水狀態(tài),0≤z≤5.0。在一些具體實施方式中,對于至少一種具有通式wMIIO·xMIII2O3·yB2O3·zH2O的硼酸鹽,MII=Mg、Ca、Sr、Zn且0.5≤w≤3,MIII=Al、Fe或Cr且0≤x≤0.5,1.5≤y≤3.0,0.33≤Σw/y≤1.34,0≤Σx/y≤0.25且3≤z≤7.0本發(fā)明使用的金屬硼酸鹽可直接商購,或可通過使合適的金屬氧化物或鹽與水性硼酸鹽或硼酸溶液反應(yīng)而比較容易地生產(chǎn)??稍诶鏒D220950和EP1205439中找到合適的生產(chǎn)指導(dǎo)。一般來說,根據(jù)本發(fā)明,粘結(jié)材料基質(zhì)中硬化劑的比例在18-40重量%范圍內(nèi)。在一些具體實施方式中,粘結(jié)材料基質(zhì)中硬化劑組分A的比例在最多38重量%、最多37重量%、最多34重量%或甚至僅最多32重量%的上述范圍內(nèi)。在一些具體實施方式中,粘結(jié)材料基質(zhì)中硬化劑組分A的比例在至少24重量%、至少26重量%或甚至至少28重量%的上述范圍內(nèi)。在一些具體實施方式中,粘結(jié)材料基質(zhì)中硬化劑的比例在20-35重量%的范圍內(nèi),在22-32重量%的范圍內(nèi),在24-37重量%的范圍內(nèi),在26-34重量%的范圍內(nèi),或在28-32重量%的范圍內(nèi)。本發(fā)明的粘結(jié)劑是基于具有上述粘結(jié)劑組分B的摩爾通式的堿金屬硅酸鹽。這些堿金屬硅酸鹽是幾乎完全水溶性的。在這里,幾乎完全水溶性的堿金屬硅酸鹽是指,在20℃通過攪拌能以至少99.5重量%溶解于水中(即,在20℃,不溶于水中的殘余物最多為0.5重量%)。本發(fā)明使用的堿金屬硅酸鹽具有2.0-3.35范圍內(nèi)的SiO2/R2O摩爾模數(shù)(R=Na、K)。模數(shù)較低時,對于粘結(jié)劑的完全均勻徹底硬化而言反應(yīng)性太高,由于相關(guān)的高R2O比例,該結(jié)合無法獲得足夠的防水性。另一方面,當(dāng)堿金屬硅酸鹽具有較高的模數(shù)時,則反應(yīng)性不足以使本發(fā)明的硬化劑組分以所需速度和所需固結(jié)品質(zhì)固化。在本發(fā)明一些具體實施方式中,粘結(jié)劑組分B的堿金屬硅酸鹽具有8-22重量%范圍內(nèi)的800℃灼燒損失(熱處理2小時之后)。這幾乎1:1對應(yīng)于8-22重量%的含水量。這種范圍帶來的優(yōu)點是,當(dāng)含水量低于8重量%時,堿金屬硅酸鹽的溶解度和溶解速率不是最佳的。含水量大于22重量%時會導(dǎo)致粘結(jié)劑具有較低的儲存穩(wěn)定性和耐久性,這時,處于特定情況下的硬化劑和粘結(jié)劑可能已經(jīng)互相反應(yīng)而不需要再加水。一般來說,根據(jù)本發(fā)明,粘結(jié)材料基質(zhì)中粘結(jié)劑組分B的比例在55-80重量%范圍內(nèi)。在一些具體實施方式中,粘結(jié)材料基質(zhì)中粘結(jié)劑組分B的比例在大于60重量%或甚至大于70重量%的之前所述的范圍內(nèi)。在一些具體實施方式中,粘結(jié)材料基質(zhì)中粘結(jié)劑組分B的比例在最多78重量%或僅最多75重量%的之前所述的范圍內(nèi)。在一些非常具體的實施方式中,粘結(jié)材料基質(zhì)中粘結(jié)劑組分B的比例在62-70重量%范圍內(nèi)或在65-68重量%范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明,粘結(jié)材料基質(zhì)包含1-10重量%比例的加速劑組分C,其由正-、二-或三磷酸的金屬鹽組成,選自元素周期表第3、第4和第5周期的非堿金屬的完全脫質(zhì)子化的正-和二磷酸鹽以及三磷酸二氫鋁或其混合物。在本發(fā)明的一些具體實施方式中,加速劑組分C由正-、二-或三磷酸的金屬鹽組成,其選自元素周期表第3、第4和第5周期的副族金屬的完全脫質(zhì)子化的正-和二磷酸鹽以及三磷酸二氫鋁或其混合物。在一些具體實施方式中,這些副族金屬選自元素周期表的第4和第5周期。在本發(fā)明的一些具體實施方式中,加速劑組分C優(yōu)選包含至少一種通式為wMIIO·xMIII2O3·yP2O5·zH2O的磷酸鹽,其中MII=Zn且0≤w≤3,MIII=Al或Fe且0≤x≤2,1≤y≤3,0≤z≤3。在本發(fā)明的一些具體實施方式中,所述加速劑組分C的比例為2-9重量%。在一些實施方式中,加速劑組分C的比例在2-8重量%范圍內(nèi)。在另一些實施方式中,加速劑組分C的比例在2-6重量%范圍內(nèi)。在一些具體實施方式中,加速劑組分C的比例在3-5重量%范圍內(nèi)。在一些實施方式中,優(yōu)選加速劑組分C的比例小于5重量%。通過用基于磷酸鹽的加速劑組分C來補充基于硼酸鹽的硬化劑組分A,可優(yōu)化調(diào)節(jié)固結(jié)速度、以及耐水性和耐候化性并互相匹配。因此能快速實現(xiàn)足夠高的粘結(jié)劑材料強度,這對于高速工業(yè)工藝特別重要,例如生產(chǎn)成形體,但不至于使它們太快地徹底硬化,這會對耐水性和耐候化性產(chǎn)生負(fù)面影響。在加速劑組分C包含正磷酸的金屬鹽的一些實施方式中,該正磷酸金屬鹽優(yōu)選自由選自第4和第5周期的副族金屬的完全脫質(zhì)子化的正磷酸鹽。這些三元金屬正磷酸鹽包括例如正磷酸鋅(Zn3(PO4)2)、正磷酸鋯(Zr3(PO4)4)或正磷酸鈷(Co3(PO4)2)。本發(fā)明的三元金屬正磷酸鹽可單獨或一起混合或與根據(jù)本發(fā)明用作加速劑組分C的其他物質(zhì)混合來使用。在加速劑組分C包含二磷酸(焦磷酸)的金屬鹽的一些實施方式中,該二磷酸金屬鹽可自由選自第3、第4和第5周期的非堿金屬的完全脫質(zhì)子化的二磷酸鹽。這些金屬二磷酸鹽包括例如二磷酸鐵(III)(Fe4(P2O7)3)和二磷酸鋅(Zn2P2O7)。本發(fā)明的金屬二磷酸鹽可單獨或一起混合或與本發(fā)明用作加速劑組分C的其他物質(zhì)混合來使用。所用三磷酸二氫鋁(AlH2P3O10)是三個正磷酸鹽單元的一種線形縮合物,其具有疊氮化物性質(zhì)。加速劑組分C中的正-、二-或三磷酸鹽可作為無水合物或作為水合物存在。作為加速劑物質(zhì),本發(fā)明涵蓋例如不僅正磷酸鋅的無水合物(Zn3(PO4)2)而且正磷酸鋅二水合物(Zn3(PO4)2·2H2O),以及三磷酸二氫鋁的無水合物(AlH2P3O10),以及三磷酸二氫鋁二水合物(AlH2P3O10·2H2O)。要提供粉末形式的粘結(jié)材料體系,在各情況下硬化劑組分A、粘結(jié)劑組分B和加速劑組分C都方便地以粉末形式存在。硬化劑組分A、粘結(jié)劑組分B和加速劑組分C可作為容納在獨立容器中的粘結(jié)材料體系組分的完全組的各組分存在,或者可作為容納在獨立容器中的粘結(jié)材料體系的試劑盒的各部分存在,或者可作為與其他組分的部分或完全預(yù)制混合物存在。在一些具體實施方式中,硬化劑組分A和加速劑組分C以混合物存在。在另一些實施方式中,硬化劑組分A、粘結(jié)劑組分B和加速劑組分C作為粉末形式的完全預(yù)制混合物存在。為了保證特別好的反應(yīng)性和特別快的固結(jié),在一些具體實施方式中,硬化劑組分A、粘結(jié)劑組分B和/或加速劑組分C的最大粒度為最多500微米,在另一些實施方式中為最多200微米,在另一些實施方式中為最多100微米。在一些實施方式中,硬化劑組分A、粘結(jié)劑組分B和/或加速劑組分C以細(xì)分形式使用,最大粒度為10微米,從而增加反應(yīng)性、加快固結(jié)、并改善可噴性。在本發(fā)明的一些具體實施方式中,粘結(jié)劑組分A作為粒度在10-500微米范圍內(nèi)的粉末狀堿金屬硅酸鹽存在。若粒度更小,則反應(yīng)性太大,會產(chǎn)生太多粉塵并出于其吸濕性的原因而大大降低粘結(jié)劑的耐久性。若粒度更大,則反應(yīng)性太小,其溶解速率將太小。粒度平均值優(yōu)選在60-130微米范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一些具體實施方式中,硬化劑組分B作為粒度在0.5-80微米范圍內(nèi)的粉末狀硼酸鹽存在。粒度平均值優(yōu)選在5-25微米范圍內(nèi)。要增加反應(yīng)性并由此增大固結(jié)速度,在具體的情況中優(yōu)選例如通過研磨步驟來減小硬化劑組分B的粒度,使得粒度在0.5-20微米范圍內(nèi)。在這些實施方式中,粒度平均值優(yōu)選在4-8微米范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一些具體實施方式中,加速劑組分C作為粒度在0.5-100微米范圍內(nèi)的粉末狀磷酸鹽存在。粒度平均值優(yōu)選在5-25微米范圍內(nèi)。要增加反應(yīng)性和固結(jié)速度,在具體的情況中優(yōu)選例如通過研磨步驟來減小加速劑組分C的粒度,使得粒度在0.5-20微米范圍內(nèi)。在這些實施方式中,粒度平均值優(yōu)選在4-8微米范圍內(nèi)。要降低反應(yīng)性并延遲固結(jié)反應(yīng),可以用防水但可溶于堿性介質(zhì)中的涂料來涂覆以粉末形式提供的硬化劑組分A、粘結(jié)劑組分B和/或加速劑組分C的粉末。這種涂料是指在20℃和pH最高為7的條件下不溶于水、但在20℃和高于7的pH條件下能在幾分鐘內(nèi)溶解的涂料。這些涂料可包含例如聚丙烯酸酯或聚乙酸乙烯酯。若用涂料對以粉末形式提供的硬化劑、粘結(jié)劑或加速劑粉末進行了涂覆,則所述的對應(yīng)硬化劑組分A、粘結(jié)劑組分B和/或加速劑組分C的比例應(yīng)包括涂覆材料。通過上述粘結(jié)材料基質(zhì)的組成實現(xiàn)了本發(fā)明的粘結(jié)材料體系的優(yōu)點。為此,粘結(jié)材料體系的至少90重量%由這種粘結(jié)材料基質(zhì)構(gòu)成。在一些具體實施方式中,粘結(jié)材料體系的至少95重量%、至少98重量%、至少99重量%或甚至100重量%由這種粘結(jié)材料基質(zhì)構(gòu)成。在粘結(jié)材料體系并非100重量%由粘結(jié)材料基質(zhì)構(gòu)成的一些實施方式中,除了粘結(jié)材料基質(zhì)以外,還包含其他成分,但必須不超過全部粘結(jié)材料體系中的最多10重量%。在一些具體實施方式中,粘結(jié)材料體系中除了粘結(jié)材料基質(zhì)以外包含的其他成分的比例總和最多為5重量%,最多為2重量%或甚至僅最多為1重量%。作為粘結(jié)材料體系的其他成分,具體有用于改善耐水性的添加劑組分D以及/或者用于改善流動性質(zhì)或用于改善潤濕性質(zhì)的賦形劑組分E以及/或者染料組分F以及/或者顏料組分G以及/或者用于改善所考慮的成品復(fù)合物的拒水性質(zhì)的功能性組分H。在本發(fā)明的一種實施方式中,除了粘結(jié)材料基質(zhì)以外,還包含比例最多為10重量%的用于改善耐水性的添加劑組分D。在本發(fā)明的一些具體實施方式中,添加劑組分D的比例僅最多為5重量,最多為2重量%或甚至僅最多為1重量%。例如,在一種實施方式中,作為用于改善耐水性的添加劑組分D,可包含的物質(zhì)選自氧化鋅(ZnO)、氟硅酸鈉(Na2SiF6)及其混合物。為了改善流動性質(zhì),為了防止聚團和結(jié)塊,以及為了改善潤濕行為,可方便地向粘結(jié)材料體系中加入常見的分離劑和/或助熔劑和/或潤濕劑。在本發(fā)明的一種實施方式中,除了粘結(jié)材料基質(zhì)以外,還包含比例為最多2重量%的賦形劑組分E,該組分E為分離劑、助熔劑和/或潤濕劑的形式。在本發(fā)明的一些具體實施方式中,賦形劑組分E的比例僅最多為1重量%。為了改善粘結(jié)劑分布的可視性,優(yōu)選向粘結(jié)材料體系中加入染料組分F。在本發(fā)明的一種實施方式中,除了粘結(jié)材料基質(zhì)以外,還包含比例最多為1重量%的染料組分F。為了改善粘結(jié)劑對于太陽輻射作用的耐受性以及/或者為了實現(xiàn)紅外吸收、反射和/或著色性質(zhì),優(yōu)選向粘結(jié)材料體系中加入顏料組分G,該組分G適合吸收或反射特定波長范圍內(nèi)的紫外輻射、紅外輻射或可見光。在本發(fā)明的一種實施方式中,除了粘結(jié)材料基質(zhì)以外,還包含比例最多為10重量%的顏料組分G。在本發(fā)明的一些具體實施方式中,顏料組分G的比例僅最多為5重量%、最多為2重量%或甚至僅最多為1重量%。在一些具體實施方式中,包含的顏料組分G的比例在0.1-3重量%范圍內(nèi)。為了改善復(fù)合體系的拒水性質(zhì),優(yōu)選向粘結(jié)材料體系中加入0.1-4重量%的粉末狀疏水劑形式的功能性組分H。要提供粉末形式的粘結(jié)材料體系,上述其他組分D、E、F和G優(yōu)選以粉末形式存在于體系中。組分D、E、F和G作為獨立組分或者作為與硬化劑組分A、粘結(jié)劑組分B和/或加速劑組分C的部分或完全預(yù)制混合物的成分而存在,但不會歸入粘結(jié)材料基質(zhì)中的硬化劑組分A、粘結(jié)劑組分B或加速劑組分C的比例或者粘結(jié)材料基質(zhì)總體。在一些具體實施方式中,對粘結(jié)材料體系中包含的所有組分的粒度進行選擇,使得粘結(jié)劑中包含的所有顆粒的最大粒度為200微米。在一些實施方式中,對各組分的粒度進行選擇,使得粘結(jié)劑中包含的所有顆粒的最大粒度為10微米。使本發(fā)明的粘結(jié)材料體系完全固結(jié)并固化所必需的溫度在0-80℃范圍內(nèi),具體取決于粘結(jié)劑和硬化劑組分之比、硅酸鹽的模數(shù)、硬化劑組分的反應(yīng)性、加入的水的比例、以及各方法步驟的工藝時間。簡單地使溫度升高超過100℃或通過微波輻射來干燥復(fù)合材料,會提高材料的強度和耐受性。本發(fā)明的粘結(jié)材料體系主要用于粘結(jié)其中分布的固體。這些固體可以是填料或功能性物質(zhì)。填料主要用于增加物質(zhì)混合物的體積而不改變該物質(zhì)混合物的基本性質(zhì),例如砂、珍珠巖或木屑。功能性物質(zhì)主要用于為物質(zhì)混合物賦予具體性質(zhì),例如玻璃、碳或陶瓷纖維。可通過方法和工藝來使用本發(fā)明的粘結(jié)材料體系。一方面,可將本發(fā)明的粘結(jié)材料體系的各組分以粉末形式均勻混合在一起,任選與待粘結(jié)的填料或功能性物質(zhì)一起。隨后通過加入水并將水混入其中從而開始固結(jié)反應(yīng)。另一方面,在準(zhǔn)備粘結(jié)填料或功能性物質(zhì)的情況中,可首先向待粘結(jié)的填料或功能性物質(zhì)中加入必需量的水并與之混合,從而隨后在第二方法步驟中加入粉末狀粘結(jié)劑,由此開始固結(jié)反應(yīng)。在略微溶脹性或吸收性填料或者功能性物質(zhì)的情況中,優(yōu)選應(yīng)采用第一方法,以保持所需的水量,然后再次盡可能少地除去。另一方面,第二方法尤其適合用于不溶脹或不吸收的材料,由此可先用均勻的濕膜涂覆其表面??烧{(diào)節(jié)本發(fā)明的粘結(jié)材料體系的反應(yīng)性,使得在加水或與已經(jīng)加入的水接觸之后,僅在幾分鐘之后就能實現(xiàn)復(fù)合物的機械強度,使得進行機械操控成為可能,例如從模具移出、運輸、層疊或轉(zhuǎn)換。但是,還可以調(diào)節(jié)本發(fā)明的粘結(jié)材料體系的反應(yīng)性,從而得到至少60分鐘的開放工藝時間,或者在不升高溫度的情況下粘結(jié)劑不會發(fā)生消散。還可以對粘結(jié)劑的水性分散體進行霧化,尤其是與微米化硬化劑組分的混合物,具體用于改善表面強度的耐受性。在用于生產(chǎn)粘結(jié)劑或復(fù)合材料的本發(fā)明方法中,向具有上述組成的本發(fā)明粘結(jié)材料體系中加入水,其中水與粘結(jié)材料體系的重量比在0.5-2.5范圍內(nèi)或在0.5-1.5范圍內(nèi)。由此開始粘結(jié)劑和硬化劑之間的反應(yīng),并且由此形成的粘結(jié)劑逐漸固化。在本發(fā)明的方法的一種實施方式中,在0-80℃范圍內(nèi)的溫度下進行粘結(jié)反應(yīng)。在一些實施方式中,在20-35℃范圍內(nèi)的溫度下進行粘結(jié)反應(yīng)。在本發(fā)明的方法的一種實施方式中,可通過微波輻射作用來支持粘結(jié)反應(yīng)。取決于如何設(shè)定本發(fā)明的粘結(jié)材料體系的反應(yīng)性,在一些實施方式中,本發(fā)明的粘結(jié)劑的固化已經(jīng)提前,在30分鐘之后,粘結(jié)劑就能獲得幾乎根本不會變形的高強度。在一些具體實施方式中,本發(fā)明的粘結(jié)劑的硬化已經(jīng)提前,甚至在15分鐘之后,粘結(jié)劑就能獲得幾乎根據(jù)不會變形的高強度。關(guān)于這些內(nèi)容的更詳細(xì)情況還可參考以下實施例和附圖,其中圖1顯示比較水處理試驗之前和之后的壓縮強度隨組成變化的圖,其中灰色陰影區(qū)域中的組成不是本發(fā)明的,和圖2顯示比較水處理試驗之前和之后的表面強度隨組成變化的圖,其中灰色陰影區(qū)域中的組成同樣不是本發(fā)明的。實施例1.珍珠巖的粘結(jié)以下實施例顯示粘結(jié)體(bond)的壓縮強度、表面強度(硬度)和耐水性隨粘結(jié)劑組分B和硬化劑組分A的比例變化的情況。為此,從18.5克開孔珍珠巖(體相密度120千克/立方米)生產(chǎn)圓柱形樣品(高度50毫米,直徑50毫米),在各情況中都包含4.0克粘結(jié)劑和10.0克水。填充因子為1.5,測試件干燥之后的密度為237±2千克/立方米。使用來自PQ公司的粉末狀硅酸鈉(Na2O·2SiO2)BritesilC20作為粘結(jié)劑組分B。硬化劑組分A由來自化學(xué)公司的20型硼酸鋅(2ZnO·3B2O3·5H2O)的組成,并與來自Budenheim公司的Z33-81型磷酸鋅Zn3(PO4)2的加速劑組分C混合。精確的粘結(jié)劑組成如表1中列出:表1:粘結(jié)劑組成(用*標(biāo)記的組成不是本發(fā)明的)通過不同的粘結(jié)劑組成實現(xiàn)的壓縮強度和表面硬度如表2和圖1與2中列出:表2:測試件在水處理之前和之后的壓縮強度和硬度(根據(jù)中國測試程序在70℃水中儲存2小時)(用*標(biāo)記的組成不是本發(fā)明的)僅處于本發(fā)明的粘結(jié)劑組合物的范圍內(nèi)的組成符合中國技術(shù)規(guī)范JG/T435-2014的“用于防火隔熱的無機輕質(zhì)量集料板的通用規(guī)范(Generalspecificationofinorganiclightweightaggregateboardforfireproofandinsulation)”的要求,在用70℃的水處理2小時之后,壓縮強度的損失最多為起始值的40%。2.石英砂的粘結(jié)參考由參比填料石英砂制成的測試件,以下實施例表明如何用本發(fā)明的粘結(jié)材料體系實現(xiàn)所需的性質(zhì),例如快速的固結(jié)時間,以及高耐水性和耐候化性,同時實現(xiàn)足夠的強度。使用來自Quarzwerke公司的石英砂H33作為參比填料。通過在200克石英砂H33中加入38克粘結(jié)劑和25-35克水(根據(jù)需要),摻混得到一種材料。通過在超聲測試設(shè)備(來自UltratestGmbH公司的超聲測試儀IP-8)中進行超聲分析來監(jiān)視由此獲得的材料的固結(jié)行為。通過向該材料貫穿發(fā)送的超聲脈沖并測量時間依賴性轉(zhuǎn)接時間,就能計算超聲速度。由此,在確定了密度ρ之后,就能計算彈性模數(shù)E,該彈性模數(shù)是對變形抗力的衡量,由此也是對硬化的衡量。彈性模數(shù)隨時間的增量越大,則材料固化的速度越快。本發(fā)明的粘結(jié)材料體系B-I的測試件能在使用參比體系的約30分鐘之后實現(xiàn)大于等于200兆帕的彈性模數(shù)。這個值被視為較低的參比值,因為在大于這個值時幾乎根本不可能在沒有幫助的情況下進行變形,因此實現(xiàn)了足夠的生坯強度。在約10小時之后,所有測試件都在未干燥狀態(tài)下實現(xiàn)了大于等于600兆帕的最終彈性模數(shù)值。這個值被視為足以產(chǎn)生變形抗力。測量完成之后,從測試設(shè)備中取出測試件并在110℃干燥12小時。然后將復(fù)合體儲存在120℃和2巴的水中5小時。為了評價耐候化性和耐水性、質(zhì)量損失、表面耐磨損性,對邊緣的破裂強度和測試件的壓縮強度進行評價。質(zhì)量損失計算為起始值的百分比。利用壓力測試儀測量壓縮強度。根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)使用1-5的打分方案手動評價表面和邊緣的強度值。表3:用于測試件的表面和邊緣強度的評價方案打分表面耐磨損性邊緣破裂強度1不可能磨損在強壓力下邊緣沒有破裂2單獨砂粒磨損在中等壓力下邊緣沒有破裂3中度磨損,表面變粗糙在輕壓力下邊緣沒有破裂4高度磨損,大量材料被去除在輕壓力下邊緣破裂5復(fù)合體碎裂邊緣已經(jīng)高度圓化用本發(fā)明的粘結(jié)劑粘結(jié)的測試件在120℃和2巴條件下儲存5小時之后的質(zhì)量損失小于等于5.0%。用本發(fā)明的粘結(jié)劑粘結(jié)的測試件在表面和邊緣強度評價中還具有至少為3的評價值。用本發(fā)明的粘結(jié)劑粘結(jié)的測試件還具有大于等于3兆帕的壓縮強度。表5:參比材料的性能參數(shù)(用*標(biāo)記的組成不是本發(fā)明的)當(dāng)前第1頁1 2 3 
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