阅读说明：本技术 一种耐高温无机胶水 (High-temperature-resistant inorganic glue ) 是由 舒畅 于 2019-03-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种耐高温无机胶水,包括包括59重量份的水玻璃溶液,16重量份的刚玉粉,25重量份的高岭土粉。本发明耐高温无机胶水可以在850℃以上的高温下使用,且粘结性能优异；本发明耐高温无机胶水所使用的原料均为无机物,在高温下无有毒有害烟气产生；本发明耐高温无机胶水相对于铆钉固定隔热棉和不锈钢外壳,轻质且无明显传热现象；本发明耐高温无机胶水行车震动状态下稳定、使用寿命长。(The invention discloses high-temperature-resistant inorganic glue which comprises 59 parts by weight of water glass solution, 16 parts by weight of corundum powder and 25 parts by weight of kaolin powder. The high-temperature-resistant inorganic glue can be used at a high temperature of over 850 ℃, and has excellent bonding performance; the raw materials used by the high-temperature resistant inorganic glue are all inorganic substances, and no toxic or harmful smoke is generated at high temperature; the high-temperature-resistant inorganic glue is light and has no obvious heat transfer phenomenon relative to the rivet-fixed heat-insulating cotton and stainless steel shell; the high-temperature-resistant inorganic glue is stable in a driving vibration state and long in service life.)

一种耐高温无机胶水

技术领域

本发明涉及粘结材料技术领域，特别是涉及一种耐高温无机胶水。

背景技术

随着经济的不断繁荣，汽车行业发展迅猛，我国的汽车产量已达1800万辆，未来还将持续增加，而汽车在行驶过程中不可避免地带来尾气排放。为了保护人们耐以生存的生态环境，国家逐步提高了汽车尾气的排放标准，国六尾气排放标准即将强制实施，汽车生产厂家需要对关键催化净化设备-三元催化器进行改造和性能提升。

对于现在流行的涡轮增压的发动机，其排气管入口温度高达950℃，到达三元催化器时，温度在820-850℃之间。三元催化器的工作原理：在高温下，尾气中的有毒有害物质与三元催化器中的催化剂进行催化反应，将有毒有害物质转化为对环境无污染的物质，排出外界环境中。在进行催化反应时，温度越高，保温越持久，催化反应越完全，催化效率越高。故，主流的汽车排气系统公司，在三元催化器外壁增加保温隔热罩，该保温隔热罩由隔热棉和不锈钢外壳组成，其中，隔热棉位于不锈钢外壳内表面。使用时，将保温隔热罩包裹在三元催化器外表面，通过电焊或机械折边的方式将保温隔热罩固定住。

目前，隔热棉和不锈钢外壳的粘贴方式有两种：一种是采用铆固的方式，将细长的铆钉从保温隔热罩内部贯穿到外部，通过弯曲成一定角度的铆钉，将隔热棉固定于不锈钢外壳上；该方式有三大缺点：1)铆钉通常为不锈钢材质，其自身较重，使保温隔热罩重量增加，不利于汽车轻量化设计；2)铆钉作为金属，是天然的导热体，热量会从三元催化器的外表面，通过铆钉直接传递到保温隔热罩的不锈钢外壳上，造成大量热量损失，不利于保温隔热罩的保温隔热作用；3)铆钉穿透隔热棉及不锈钢外壳，在形成震动中，非常容易引起位移和变形，缩短了保温隔热罩的使用寿命。另一种是采用有机胶水，将隔热棉粘贴于不锈钢外壳的内表面，其缺点如下：1)有机胶水通常不耐高温，在100-200℃时，会产生有毒有害的烟气，对周围环境造成影响；2)有机胶水在300-400℃时，其主要成分会因为高温而分解，而当温度高达820-850℃时，有机胶水粘贴作用早已失效，使用寿命短。

发明内容

为了解决有机胶水在820-850℃时粘贴作用失效，使得隔热棉无法粘贴于不锈钢外壳内表面的问题，本发明的目的是提供一种耐高温无机胶水。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种耐高温无机胶水，包括59重量份的水玻璃溶液，16重量份的刚玉粉，25重量份的高岭土粉。

高岭土粉为基质，加入刚玉粉是为了提高耐火度和荷重软化点，便于本发明的无机胶水在820-850℃，甚至在950℃仍能长期使用，水玻璃为粘结剂，将高岭土粉和隔热棉粘结起来。

水玻璃(化学式Na₂SiO₃·9H₂O)主要通过脱水结晶固结来实现硬化，比表面积大，因而具有较高的粘结力。随着Na₂SiO₃+CO₂+H₂O＝H₂SiO₃↓+Na₂CO₃反应的进行，硅胶含量增加，接着自由水分蒸发和硅胶脱水成固体而凝结硬化，即在隔热棉与不锈钢外壳之间产生粘接作用。

其中，所述水玻璃溶液的模数为2-3，密度为1.3-1.4g/cm³。

石英砂和碱的配合比例即SiO₂和Na₂O的摩尔比决定着硅酸钠的模数n，模数即显示硅酸钠的组成，模数是硅酸钠的重要参数，一般在1.5～3.5之间。模数越大，固体硅酸钠越难溶于水，n为1时常温水即能溶解，n加大时需热水才能溶解。硅酸钠模数越大，氧化硅含量越多，硅酸钠粘度增大，易于分解硬化，粘结力增大。但是不宜太大，否则粘接时间过短，会影响人工施工的效率。经过反复地实验论证，选择水玻璃的模数为2-3。

其中，所述高岭土粉中Al₂O₃的含量不小于35％，SiO₂的含量不少于45％。

高岭土的晶体化学式为2SiO₂·Al₂O₃·2H₂O，其理论化学组成为46.54％的SiO₂，39.5％的Al₂O₃，13.96％的H₂O。高岭土类矿物属于1:1型层状硅酸盐。高岭土与水结合形成的泥料，在外力作用下能够变形，外力除去后，仍能保持这种形变的性质即为可塑性。鉴于不锈钢内壳为固定形状，对于无机胶水要求一定的可塑性，而纯的Al₂O₃无此性能，因此选择高岭土。

其中，所述刚玉粉中Al₂O₃的含量不小于94％。

虽然刚玉粉中主要成份为Al₂O₃，但由于刚玉粉中的Al₂O₃主要晶相为阿尔法氧化铝，晶粒较大，活性较小，密度和耐酸碱腐蚀性比较好。而人工提纯的Al₂O₃有很多同素异形体，如阿尔法氧化铝、伽马氧化铝，经过细磨至原晶粒度，一般是微粉，粒度较细，表面活性较大，没有刚玉粉稳定。故，此处刚玉粉不能用纯Al₂O₃替代。

与现有技术相比，本发明实现的有益效果：本发明耐高温无机胶水可以在850℃以上的高温下使用，且粘结性能优异；本发明耐高温无机胶水所使用的原料均为无机物，在高温下无有毒有害烟气产生；本发明耐高温无机胶水相对于铆钉固定隔热棉和不锈钢外壳，轻质且无明显传热现象；本发明耐高温无机胶水行车震动状态下稳定、使用寿命长。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

一、水玻璃溶液的配制

(1)将干燥硅胶粉置于常温干净的水玻璃中搅拌7-8小时，转入钢制桶内在90-100℃熬煮4-5小时，不断搅拌使硅胶粉全部溶解，测定比重和模数待调整；

(2)当水玻璃的比重大于1.3-1.4g/cm³时，添加蒸馏水使之降低比重，小于1.3-1.4g/cm³时加热、蒸发水以提高比重。

(3)模数要求为2-3，模数(SiO₂/Na₂O值)小于要求时，将硅胶(二氧化硅)溶于水玻璃内，以降低其模数，模数大于要求时，往水玻璃中加入氧化钠或氢氧化钠以提高其模数。

二、本发明耐高温无机胶水的制备过程

原料称取：按所需生产数量和原料配比称取各原料；

加料：将各原料依次加入到搅拌罐；

搅拌：启动搅拌机，将物料搅拌均匀(搅拌时间不少于120分钟)，结束搅拌，获得耐高温无机胶水。

高岭土是一种非金属矿产，是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩。因呈白色而又细腻，又称白云土。质纯的高岭土呈洁白细腻、松软土状，具有良好的可塑性和耐火性等理化性质。其矿物成分主要由高岭石、埃洛石、水云母、伊利石、蒙脱石以及石英、长石等矿物组成。高岭土用途十分广泛，主要用于造纸、陶瓷和耐火材料，其次用于涂料、橡胶填料、搪瓷釉料和白水泥原料，少量用于塑料、油漆、颜料、砂轮、铅笔、日用化妆品、肥皂、农药、医药、纺织、石油、化工、建材、国防等工业部门。

刚玉，以工业氧化铝粉为原料，于电弧中经2000度以上高温熔炼后冷却制成，经粉碎整形，磁铁去铁，筛分成多种粒度，其质地致密、硬度高，适用于制造陶瓷、树脂固结磨具以及研磨、抛光、喷砂、精密铸造等。

三、本发明耐高温无机胶水的使用过程

1、将本发明耐高温无机胶水从密封包装内转移入定量涂胶工具，调整工具并使挤出胶水宽度约为2mm，上述的定量涂胶工具为市面上常规的涂胶工具，如灌胶机；

2、将隔热棉置于工作台上，并按照图纸位置将本发明耐高温无机胶水涂于隔热棉表面；

3、将不锈钢外壳置于工作台上，并按照图纸位置将本发明耐高温无机胶水涂于不锈钢外壳内表面；

4、将隔热棉和不锈钢外壳复合后，将复合后的隔热棉和不锈钢外壳置于桌面式液压机模具上，启动液压机，隔热棉和不锈钢外壳贴紧。

实施例1

一种耐高温无机胶水，包括25g的高岭土粉，16g的刚玉粉，59g的水玻璃溶液，其中水玻璃溶液的的模数为2.5，密度为1.32g/cm³。

实施例2

一种耐高温无机胶水，包括100g的高岭土粉，64g的刚玉粉，236g的水玻璃溶液，其中水玻璃溶液的的模数为2.4，密度为1.32g/cm³。

实施例3

一种耐高温无机胶水，包括200g的高岭土粉，128g的刚玉粉，472g的水玻璃溶液，其中水玻璃溶液的的模数为2.8，密度为1.36g/cm³。

本发明耐高温无机胶水粘度指标(技术要求)按GB/T2794中旋转粘度计测定胶粘剂粘度方法测定为PA.S＝8.

本发明耐高温无机胶水的最高使用温度按GB.T7322-1997耐火材料耐火度实验方法测定,最高使用温度为1100℃。

高温稳定性实验：在实验室中，模拟汽车排气系统的原理，对模拟的排气管内部通高温气流(气流来源为天然气加热炉)，温度达850℃。将采用实施例1制备的耐高温无机胶水粘接完毕后的隔热罩安装在排气管上，高温下保持至少24小时，拆下隔热罩，用拉力计测量隔热棉与不锈钢的剥离强度。

循环三次实验后，剥离强度值分别为：110KPa,105Kpa,和120Kpa，已远远高于隔热棉的抗拉强度限值：75Kpa。证明粘接性能良好。

同时，实施例1制备的无机胶水在高温下无明显的颗粒析出物。

行车震动模拟测试：

将实施例1制备的耐高温无机胶水粘结的隔热罩和不采用无机胶水粘结的隔热罩分别安装在两台车的排气管上，在时速均为80公里每小时的稳定情况下，行车8小时：

记录隔热棉在不锈钢壳内部的位置，通过使用前和使用后，隔热棉的位移量来确认本发明无机胶水的粘接效果和稳定性。结果为：不采用本发明的无机胶水，位移百分比为15％。采用本发明的无机胶水，位移百分比为1％。

记录不采用无机胶水和采用无机胶水的隔热罩的初始重量，通过使用前和使用后，重量的变化百分比，来衡量无机胶水在高温震动情况下的抗震，抗化学侵蚀性能。结果为：不采用无机胶水的隔热罩，重量损失为5％。采用无机胶水的隔热罩，重量损失仅为1％。

故本发明耐高温无机胶水行车震动状态下稳定。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。