阅读说明：本技术 一种电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂及其制备方法 (Silica sol binder for desulfurization and denitrification of power plant and preparation method thereof ) 是由 黄方方 沈寒晰 张存社 成西涛 王前进 吴素芳 孟璐 于 2019-11-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂,包括以下重量份的原料：硅溶胶120份,改性组合物10.5-16.5份,甲醇10-15份,其中,所述硅溶胶由亲水气相二氧化硅、分散剂、去离子水组成,且所述硅溶胶中二氧化硅的含量为10-20wt%、分散剂的含量为0.5 wt%；所述改性组合物由质量比为(10-12)：(1-3)：0.5的甲基三甲氧基硅烷、固化促进剂、硅烷偶联剂组成；同时,本发明还公开所述粘结剂的制备方法。本发明提供的硅溶胶粒径分布窄,性能稳定,成膜性能、耐热、耐候性优异,适合作为电厂脱硫脱硝用粘结剂。(The invention discloses a silica sol binder for desulfurization and denitrification of a power plant, which comprises the following raw materials in parts by weight: 120 parts of silica sol, 10.5-16.5 parts of modified composition and 10-15 parts of methanol, wherein the silica sol consists of hydrophilic fumed silica, a dispersing agent and deionized water, and the silica content in the silica sol is 10-20wt% and the dispersing agent content is 0.5 wt%; the modified composition is prepared from the following components in percentage by mass (10-12): (1-3): 0.5 of methyl trimethoxy silane, a curing accelerator and a silane coupling agent; meanwhile, the invention also discloses a preparation method of the adhesive. The silica sol provided by the invention has the advantages of narrow particle size distribution, stable performance, excellent film-forming performance, heat resistance and weather resistance, and is suitable for being used as a binder for desulfurization and denitrification in a power plant.)

一种电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及硅溶胶粘结剂的制备领域，具体涉及一种电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂及其制备方法。

背景技术

电厂脱硫脱硝催化剂一般为无机金属或者非金属氧化物，多为粉末状颗粒，为了方便工程使用，一般会将其进行固定和负载，使其有效利用，提高催化剂的催化效率和使用寿命。在熔模铸造时会用到粘结剂，也是必不可少的一部分。

随着环保要求越来越高，九十年代一些国家通过“降低空气重有机会挥发物含量”的环保条例，促进了熔模铸造业由醇基粘结剂向水基硅溶胶粘结剂的发展。

硅溶胶粘结剂在各个领域的研究越来越多。专利CN101070161A 公开了“一种由超细二氧化硅颗粒组成的高活性的制备方法”，以硅酸钠溶液为原料，先经过阳离子交换树脂，再经过阴离子交换树脂，然后将部分硅溶胶中加入酸调整pH 8-11，加热制备晶种，在加入另一部分硅溶胶最后经超滤制得粒径6-12nm, 二氧化硅10-30%，氧化钠为0.2-0.3%，pH8.5-10.5 的高活性硅溶胶；该产品粒径小，制备的催化剂孔径小，而且钠离子含量高，由于催化过程的温度比较高，钠离子的存在使二氧化硅在高温下出现溶解现象也使其孔道坍塌不能做脱硫脱硝的催化剂使用。专利CN101585541A 公开了“一种电子级硅溶胶的制备方法”，该方法，以硅粉为原料分两步进行：先用硅粉在催化条件下制备高纯度的硅溶胶，并利用离子筛分器进行筛分，然后通过控制交换液流速脱除杂质，最后添加稳定剂制得电子级硅溶胶。产品粒径10-20nm、固含量约30%，由于硅粉水解过程缓慢造成硅溶胶制备过程复杂不适合做催化剂粘结剂使用；而利用粒子筛分器进行粒径的选取，其过程能耗大，不适于工业生产使用。目前，电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂工业上已经开始应用，但是成膜过程中体积收缩大、干燥快，容易造成涂膜龟裂、流平性差等缺陷，因此，开发一种性能稳定、粘度可控、操作简单的硅溶胶粘结剂意义重大。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂及其制备方法，所述硅溶胶粘结剂粒径分布窄，粘度可控，适合用于电厂脱硫脱硝的粘结剂使用。

一种电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂，包括以下重量份的原料：

硅溶胶120份，

改性组合物10.5-16.5份，

甲醇10-15份，

其中，所述硅溶胶由亲水气相二氧化硅、分散剂、去离子水组成，且所述硅溶胶中二氧化硅的含量为10-20wt%、分散剂的含量为0.5wt%；

所述改性组合物由质量比为（10-12）：（1-3）：0.5的甲基三甲氧基硅烷、固化促进剂、硅烷偶联剂组成。

优选地，所述固化促进剂为氨基醇、α-羟基羧酸、碱金属和/或碱土金属硫氰酸盐和/或碱土金属卤化物、丙三醇和/或丙三醇衍生物中的至少一种；当所述固化剂为氨基醇、α-羟基羧酸、碱金属和/或碱土金属硫氰酸盐和/或碱土金属卤化物、丙三醇和/或丙三醇衍生物中的至少两种时，各组分之间的比例为任意比例。

优选地，所述固化促进剂为质量比为（10-20）：1的丙三醇和碱土金属硫氰酸盐的混合物。

优选地，所述固化剂为氨基醇。

优选地，所述固化剂为碱土金属硫氰酸盐。

优选地，所述氨基醇为N- 甲基二乙醇胺。

优选地，所述碱土金属硫氰酸盐为NaSCN。

优选地，所述硅烷偶联剂为KH550或KH570。

优选地，所述分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸或聚乙二醇400中的任意一种。

所述电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）配制硅溶胶溶液：将亲水气相二氧化硅加入去离子水中，然后加入分散剂，在60℃下搅拌1h，冷却，得到二氧化硅含量为10-20wt%的硅溶胶；

（2）制备改性组合物：将甲基三甲氧基硅烷、固化促进剂、硅烷偶联剂混合，在30℃下加热搅拌30min，得到组合物A；

（3）将组合物A加入步骤（1）得到的硅溶胶中，用盐酸、硫酸或醋酸调节其pH至6-7，在60℃下搅拌反应60min；

（4）向步骤（3）的产物中加入甲醇，搅拌5min，调节体系粘度在25℃时为58-62cps，即可。

本发明的优点：

1. 本发明提供的硅溶胶粒径分布窄，分布在20-30nm的占总数的70-80%，性能稳定，通过甲醇的量可以控制其粘度，适合作为电厂脱硫脱硝用粘结剂；

2. 采用甲基三甲氧基硅烷、固化促进剂和硅烷偶联剂对硅溶胶进行包覆改性后，产物成膜性能、耐热、耐候性有了很大改善。

具体实施方式

实施例1

1. 一种电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂，包括以下重量份的原料：

硅溶胶120份，

改性组合物11.5份，

甲醇10份，

其中，所述硅溶胶由亲水气相二氧化硅、分散剂、去离子水组成，且所述硅溶胶中二氧化硅的含量为10wt%、分散剂的含量为0.5wt%；

所述改性组合物由质量比为10：1：0.5的甲基三甲氧基硅烷、固化促进剂、硅烷偶联剂组成；

所述固化促进剂质量比为10：1的丙三醇和NaSCN的混合物；

所述硅烷偶联剂为KH550；

所述分散剂为六偏磷酸钠。

2. 所述电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）配制硅溶胶溶液：将亲水气相二氧化硅加入去离子水中，然后加入分散剂，在60℃下搅拌1h，冷却，得到二氧化硅含量为10wt%的硅溶胶；

（2）制备改性组合物：将甲基三甲氧基硅烷、固化促进剂、硅烷偶联剂混合，在30℃下加热搅拌30min，得到组合物A；

（3）将组合物A加入步骤（1）得到的硅溶胶中，用硫酸调节其pH至6，在60℃下搅拌反应60min；

（4）向步骤（3）的产物中加入甲醇，搅拌5min，然后调节体系粘度在25℃时为62cps，即可。

实施例2

1. 一种电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂，包括以下重量份的原料：

硅溶胶120份，

改性组合物11.5份，

甲醇15份，

其中，所述硅溶胶由亲水气相二氧化硅、分散剂、去离子水组成，且所述硅溶胶中二氧化硅的含量为12wt%、分散剂的含量为0.5wt%；

所述改性组合物由质量比为10：1：0.5的甲基三甲氧基硅烷、固化促进剂、硅烷偶联剂组成；

所述固化促进剂质量比为15：1的丙三醇和NaSCN的混合物；

所述硅烷偶联剂为KH550；

所述分散剂为三聚磷酸钠。

2. 所述电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）配制硅溶胶溶液：将亲水气相二氧化硅加入去离子水中，然后加入分散剂，在60℃下搅拌1h，冷却，得到二氧化硅含量为12wt%的硅溶胶；

（2）制备改性组合物：将甲基三甲氧基硅烷、固化促进剂、硅烷偶联剂混合，在30℃下加热搅拌30min，得到组合物A；

（3）将组合物A加入步骤（1）得到的硅溶胶中，用硫酸调节其pH至6，在60℃下搅拌反应60min；

（4）向步骤（3）的产物中加入甲醇，搅拌5min，然后调节体系粘度在25℃时为58cps，即可。

实施例3

1. 一种电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂，包括以下重量份的原料：

硅溶胶120份，

改性组合物13.5份，

甲醇12份，

其中，所述硅溶胶由亲水气相二氧化硅、分散剂、去离子水组成，且所述硅溶胶中二氧化硅的含量为12wt%、分散剂的含量为0.5wt%；

所述改性组合物有质量比为10：3：0.5的甲基三甲氧基硅烷、固化促进剂、硅烷偶联剂组成；

所述固化促进剂质量比为15：1的丙三醇和NaSCN的混合物；

所述硅烷偶联剂为KH570。

所述分散剂为柠檬酸。

2. 所述电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂的制备方法，最后调节粘度至在25℃时为60cps，其他同实施例2。

实施例4

1. 一种电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂，包括以下重量份的原料：

硅溶胶120份，

改性组合物14.5份，

甲醇11份，

其中，所述硅溶胶由亲水气相二氧化硅、分散剂、去离子水组成，且所述硅溶胶中二氧化硅的含量为15wt%、分散剂的含量为0.5wt%；

所述改性组合物由质量比为12：2：0.5的甲基三甲氧基硅烷、固化促进剂、硅烷偶联剂组成；

所述固化促进剂质量比为20：1的丙三醇和NaSCN的混合物；

所述硅烷偶联剂为KH570。

所述分散剂为聚乙二醇400。

2. 所述电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）配制硅溶胶溶液：将亲水气相二氧化硅加入去离子水中，然后加入分散剂，在60℃下搅拌1h，冷却，得到二氧化硅含量为15wt%的硅溶胶；

（2）制备改性组合物：将甲基三甲氧基硅烷、固化促进剂、硅烷偶联剂混合，在30℃下加热搅拌30min，得到组合物A；

（3）将组合物A加入步骤（1）得到的硅溶胶中，用硫酸调节其pH至6，在60℃下搅拌反应60min；

（4）向步骤（3）的产物中加入甲醇，搅拌5min，然后调节体系粘度在25℃时为61cps，即可。

实施例5

1. 一种电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂，包括以下重量份的原料：

硅溶胶120份，

改性组合物10.5份，

甲醇13份，

其中，所述硅溶胶由亲水气相二氧化硅、分散剂、去离子水组成，且所述硅溶胶中二氧化硅的含量为20wt%、分散剂的含量为0.5wt%；

所述改性组合物由质量比为12：2：0.5的甲基三甲氧基硅烷、固化促进剂、硅烷偶联剂组成；

所述固化促进剂为N- 甲基二乙醇胺，为一种氨基醇；

所述硅烷偶联剂为KH550；

所述分散剂为聚乙二醇400。

2. 所述电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）配制硅溶胶溶液：将亲水气相二氧化硅加入去离子水中，然后加入分散剂，在60℃下搅拌1h，冷却，得到二氧化硅含量为20wt%的硅溶胶；

（2）制备改性组合物：将甲基三甲氧基硅烷、固化促进剂、硅烷偶联剂混合，在30℃下加热搅拌30min，得到组合物A；

（3）将组合物A加入步骤（1）得到的硅溶胶中，用硫酸调节其pH至6，在60℃下搅拌反应60min；

（4）向步骤（3）的产物中加入甲醇，搅拌5min，然后调节体系粘度在25℃时为60cps，即可。

实施例6

1. 一种电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂，包括以下重量份的原料：

硅溶胶120份，

改性组合物16.5份，

甲醇10份，

其中，所述硅溶胶由亲水气相二氧化硅、分散剂、去离子水组成，且所述硅溶胶中二氧化硅的含量为20wt%、分散剂的含量为0.5wt%；

所述改性组合物由质量比为12：3：0.5的甲基三甲氧基硅烷、固化促进剂、硅烷偶联剂组成；

所述固化促进剂为NaSCN，为一种碱土金属硫氰酸盐；

所述硅烷偶联剂为KH550；

所述分散剂为聚乙二醇400。

2. 所述电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂的制备方法，同实施例5。

实施例7

1. 一种电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂，包括以下重量份的原料：

硅溶胶120份，

改性组合物15.5份，

甲醇12份，

其中，所述硅溶胶由亲水气相二氧化硅、分散剂、去离子水组成，且所述硅溶胶中二氧化硅的含量为20wt%、分散剂的含量为0.5wt%；

所述改性组合物由质量比为12：3：0.5的甲基三甲氧基硅烷、固化促进剂、硅烷偶联剂组成；

所述固化促进剂为丙三醇；

所述硅烷偶联剂为KH550；

所述分散剂为聚乙二醇400。

2. 所述电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂的制备方法，同实施例5。

实施例8

1. 一种电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂，包括以下重量份的原料：

硅溶胶120份，

改性组合物12份，

甲醇11份，

其中，所述硅溶胶由亲水气相二氧化硅、分散剂、去离子水组成，且所述硅溶胶中二氧化硅的含量为20wt%、分散剂的含量为0.5wt%；

所述改性组合物由质量比为10：1.5：0.5的甲基三甲氧基硅烷、固化促进剂、硅烷偶联剂组成；

所述固化促进剂为冰醋酸，为一种α-羟基羧酸；

所述硅烷偶联剂为KH550；

所述分散剂为聚乙二醇400。

2. 所述电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂的制备方法，同实施例5。

实施例9

1. 一种电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂，包括以下重量份的原料：

硅溶胶120份，

改性组合物12份，

甲醇15份，

其中，所述硅溶胶由亲水气相二氧化硅、分散剂、去离子水组成，且所述硅溶胶中二氧化硅的含量为20wt%、分散剂的含量为0.5 wt%；

所述改性组合物由质量比为10：1.5：0.5的甲基三甲氧基硅烷、固化促进剂、硅烷偶联剂组成；

所述固化促进剂为等质量比的N- 甲基二乙醇胺、NaSCN、丙三醇、冰醋酸的混合物；

所述硅烷偶联剂为KH550。

所述分散剂为聚乙二醇400。

2. 所述电厂脱硫脱硝用硅溶胶粘结剂的制备方法，同实施例5。

一. 性能检测

以各实施例中不添加固化促进剂为相应的对比例，改性组合物中甲基三甲氧基硅烷和硅烷偶联剂的重量份不变，其他分别同实施例1-9，设置的对比例分别为对比例1-9，检测实施例1-9及对比例1-9得到的粘结剂的物化性能，结果见表1。

其中，测试方法如下：

耐老化性能测试：在紫外光照及70℃的温度下1000小时，然后测试拉伸强度和耐黄变等级，耐热老化性能用拉伸强度衡量；耐光老化性能用耐黄变等级衡量，耐黄变等级测试使用SFJJ-2000C型标准光源箱(上海林新电子有限公司)；

拉伸强度：执行GB/T528-1998标准；LJ-5000N拉力机(承德试验机厂)，拉力机测试条件为室温25℃，空气湿度55%，拉力机加荷速度100mm/min；

剥离强度：执行GB/T2791-1995标准，采用PET材质进行粘结，测试24小时的终粘强度，材质宽度2.5cm；拉力机测试条件为室温25℃，空气湿度55%，拉力机加荷速度100mm/min；LJ-5000N拉力机(承德试验机厂)；

表1 粘结剂的物化性能测试结果

由表1可知，本发明提供的粘结剂粘结强度高，且耐热性能好，不黄变，粒径集中度较高，可以用于电厂脱硫脱硝催化剂当中。该粘结剂的制备方法简单，易于实施。上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。