改性水玻璃研制环保型无机胶黏剂

来源:早教网 时间:2020-05-06 14:21:48


  摘 要:在我国木材工业中,“三醛”胶使用量较大,木材复合板中甲醛释放量严重超标,给人们的身体健康带来了很大的危害。随着环境污染问题的凸显、化工原料价格的攀升和节能减排的迫切要求,寻求新的生产原料及其新工艺技术成为木材工业用胶黏剂行业发展必然趋势。在重视环境保护的当今世界,无疑是不能满足人们的需要的,这就要求木材胶黏剂必须向低毒、无毒方向发展。
  本文以水玻璃为原料在磷酸改性作用下与偏高岭土及木屑混合,采用适当工艺过程制备出了胶合板。考察了水玻璃模数,水玻璃、偏高岭土与木屑之间配比的主要影响因素,在60℃下养护24h,脱模,得出胶合板,通过测定其抗压强度、抗弯强度、耐水性,对无机胶黏剂进行评价。研究表明:当水玻璃模数为1.6模,木屑添加量为20%,胶合板的性能较为理想。
  关键词:改性水玻璃;偏高岭土;木屑;抗折强度;抗压强度;耐水性
  1 实验部分
  1.1仪器和原料
  原料:高岭土、偏高岭土、水玻璃、木屑、磷酸、氢氧化钠、去离子水。
  仪器:万能压力试验机DNS100,电子数显卡尺PJ-D4100,电热恒温干燥箱202型,马弗炉CQ-G53。
  2 结果分析与讨论
  2.1 组分含量完全相同,不同模数水玻璃对胶合板性能的影响
  (1)当酸改性水玻璃模数不同,酸改性水玻璃、偏高岭土和木屑含量相同时对胶合板性能的影响。水玻璃的模数不同,碱激发作用效果也不同。实验选择了模数分别为1.6、1.7、1.8的水玻璃作为碱激发剂进行实验。当酸改性水玻璃模数分别为1.8、1.7,酸改性水玻璃、偏高岭土和木屑含量完全相同,分別为:60g、25g、13g时,酸改性水玻璃与胶合板抗折强度、抗压强度与耐水性的关系如下:
  图1为硅酸钠水玻璃模数对样品性能的影响,随模数的升高,即碱度的降低,胶合板的抗折强度、抗压强度、耐水性都有小幅度的增加。一般认为液体水玻璃模数为1.2~1.4M时具有较好的激发效果1-4],随着水玻璃模数的降低,含水量会升高,降低了无机胶黏剂的粘性,使胶合板的强度降低了。
  (2)当酸改性水玻璃模数分别为1.7、1.6,酸改性水玻璃、偏高岭土和木屑含量完全相同,分别为:40g、15g、15g时,酸改性水玻璃与胶合板抗折强度、抗压强度与耐水性的关系如下:
  由图2可以得出:随着水玻璃模数的降低,抗折强度和抗压强度都略有增加,而耐水性略有改善,究其原因,可能是:水玻璃模数n(即SiO2与Na2O之比)对胶黏剂影响很大,n太低,水玻璃以低聚单元—SiO4,—Si2O7,—Si3O10,—Si4O12为主,使胶黏剂的粘接强度和耐水性差;随着n值的增大,水玻璃溶液中的低聚单元会逐渐聚合转变成环状结构和球状结构的高聚单元,使得胶的粘接强度增大、耐水性提高;当n值再增大时,胶的粘接性和强度又会急剧下降,胶黏剂稳定性降低,综合实验数据得,1.6M的水玻璃比1.7M水玻璃制备的无机胶黏剂粘接性和强度好[5]。
  3 结论
  本研究的一个重要目标就是制备环保型无机胶黏剂,无机胶黏剂的性能可以通过使改性水玻璃、偏高岭土和木屑制得的胶合板测定其机械性能和耐水性来衡量。因此,本实验通过测定胶合板测定其机械性能和耐水性来优化工艺条件。在优化胶合板制备工艺条件时,养护制度不变,为在60℃下24h。综合实验数据得出:
  1、相同含固量的水玻璃溶液,随着模数的降低,其中低聚合度硅氧四面体的含量增加,促进了地质聚合物中铝硅玻璃相的解聚,促进胶体沉淀相的形成,提高胶合板的强度;
  2、水玻璃模数n(即SiO2与Na2O之比)对胶黏剂影响很大,n太低,水玻璃以低聚单元—SiO4,—Si2O7,—Si3O10,—Si4O12为主,使胶黏剂的粘接强度和耐水性差;随着n值的增大,水玻璃溶液中的低聚单元会逐渐聚合转变成环状结构和球状结构的高聚单元,使得胶的粘接强度增大、耐水性提高;当n值再增大时,胶的粘接性和强度又会急剧下降,胶黏剂稳定性降低;
  参考文献
  [1] Van Jaarsveld L G S,Van Deventer J S J,Lukey G C.The characterization of s- ource materials in fly ash—based geopolymers [J].Mater Lett,2003,(57):1272
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  [4] 付兴华.水玻璃对地聚物胶凝材料性能影响的研究[J].水泥工程,2008,(2):6
  [5] 张耀君,赵永林,李海宏,徐德龙.水玻璃激发矿渣制备纳米地质聚合物研究[J].非金属矿.2009,32(1):39-44
  作者简介
  覃运(1990—),女,广西上林人,助理工程师,广西大学化学工程与工艺毕业,本科,学士学位,目前从事环保行业。
  (作者身份证号:1 452124199008180644;2 452124199303090641)