一种高温密封胶及其制备方法和应用与流程

本发明属于密封胶制备技术领域，具体涉及一种高温密封胶及其制备方法和应用。

背景技术：

耐高温式空气过滤器属于空气净化设备应用技术领域，采用耐高温密封胶作为过滤铝箔四周的密封和连接原料，过滤器框体采用不锈钢材料制作，框体顶端的边框和底部的边框设有螺孔，边框通过螺丝与框体连接。耐高温式空气过滤器使用耐温密封胶体系中，无机胶耐温性好，热稳定性高，收缩率小，抗疲劳老化性好，价格低廉。

目前常用的耐高温无机胶粘剂主要有硅酸盐类和磷酸盐类2大体系。磷酸盐类胶粘剂因其质地脆，耐热温度不如硅酸盐类高，不宜平面粘接应用受限，应用更广泛的是硅酸盐胶粘剂。硅酸盐类胶粘剂一般以碱金属硅酸盐为基料，加入固化剂和填料等配制而成，其耐热温度高达1500～1700℃。但传统的硅酸盐胶粘剂存在着粘接强度不高，耐水性及高低温循环性差等缺点。当传统的硅酸盐胶黏剂应用于耐高温式空气过滤器时，由于在高温环境下胶体和框体材料膨胀系数不同，在胶体和框体粘结处易出现裂缝，造成过滤器密封性下降，进而降低了过滤器的过滤性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高温密封胶及其制备方法和应用；该高温密封胶通过优化密封胶的成分，使得密封胶在80-90℃时会出现软化现象，降低在高温环境下，因胶体和框体材料膨胀系数不同而导致粘结处出现裂缝的情况。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种高温密封胶，以质量百分数计，包括以下成分：na2sio3·9h2o38％～40％，al2o318.5％～20％，sio230％～32％，h3bo31％～2％，zno2％～3％，mgo2％～3％，tio22％～3％，al(oh)30.1％～0.8％。

优选的，所述高温密封胶在25℃时的粘度＞20000cps。

一种上述高温密封胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按照质量百分数称取原材料，所有原材料的质量百分数之和为100％；

步骤2，原材料中的固体物料粉碎过筛；

步骤3，混合过筛后的na2sio3·9h2o、h3bo3、zno、mgo、tio2和al(oh)3，制得混合粉末a；

步骤4，将混合粉末a烘烤至完全液化，得到液化后的混合液体b；

步骤5，将混合液体b在常温下冷却，冷却后加入al2o3和sio2，搅拌均匀后制得混合液体c，为高温密封胶。

优选的，步骤2中过筛的粒度要求为100目。

优选的，步骤4中，混合粉末a的烘烤温度为70～100℃。

优选的，步骤4中，混合粉末a的烘烤时间为：每62.5g的混合粉末a，烘烤15min。

优选的，步骤5中，搅拌过程中，当混合液体c粘稠时，加入水进行稀释，混合液体c的粘度最低为20000cps。

一种上述高温密封胶在粘贴耐高温式空气过滤器中的应用，所述高温密封胶使用时，在高温密封胶制备完成后20min内涂抹使用。

优选的，高温密封胶的使用温度范围为25～400℃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种高温密封胶，该高温密封胶以硅酸钠和二氧化硅为主料，通过合理的配比其他添加剂，使得制备出的高温密封胶在高温下能够正常使用；当使用环境的温度逐渐升高，此密封胶在升温至80至90℃会出现一定的软化现象，降低高温作用下的温度应力，软化产生的一定的流动性填充了密封胶使用过程中产生的微裂缝等缺陷，使得密封胶整体更加完整，在温度继续升高过程中密封胶又再度硬化，形成具有封闭微孔结构的坚硬固体，该固体在室温～1000℃范围内保持稳定。环保、成本低廉，收缩率小，抗疲劳老化性能好，在使用过程中不会因为高温而造成密封性能的下降，解决了传统硅酸盐胶粘剂普遍粘接强度不足的问题，耐水性及高低温循环性差等特点，该胶同有机密封胶相比，具有无毒以及成本低等特点。

本发明还公开了一种高温密封胶的制备方法，在严格要求各个原材料成分、粒度和配比要求的基础上，整个密封胶的制备过程相较于传统的密封胶制备方法简单，只需混合搅拌即可得到，制备的原料易得，且制备过程中无污染。

进一步的，原材料在使用前需过筛，使得固体原材料的粒度符合要求。

进一步的，针对不同量的混合粉末，限定了烘烤时间，一般来说，使用的原材料量越多，所需的烘烤时间越长。

进一步的，为保证高温胶的流动性满足要求，当制备出的高温胶粘稠时，加入水进行稀释，但为保证粘度满足要求，不能够稀释过稀，因此对其稀释的最低粘度提出要求。

本发明还公开了一种高温密封胶的在粘贴耐高温式空气过滤器中应用，当高温密封胶应用在耐高温式空气过滤器中时，固化后的胶体为内部充满封闭微孔结构并与不锈钢外框和滤芯牢固粘接的固体，该固体耐高温并难溶于水，可保证在室温～400℃温度范围内，过滤器内胶体与不锈钢外框、滤芯的可靠粘接，胶体本身具有足够强度而不开裂，使得密封性能得到提升，有效增加了过滤器的过滤性能，可以广泛应用于纸制品、铸造、电焊条、建筑等部门。

【附图说明】

图1为过滤器四个密封面的编号示意图；

图2为过滤器连接处的示意图。

【具体实施方式】

下面结合具体步骤和具体实施例对本发明做进一步解释，本发明公开了一种高温密封胶，以质量百分比计，其原材料成分为：na2sio3·9h2o38％～40％，al2o318.5％～20％，sio230％～32％，h3bo31％～2％，zno2％～3％，mgo2％～3％，tio22％～3％，al(oh)30.1％～0.8％。此密封胶在升温至80至90℃会出现一定的软化现象，降低高温作用下的温度应力，软化产生的一定的流动性填充了密封胶制备过程中产生的微裂缝等缺陷，使得密封胶整体更加完整，在温度继续升高过程中密封胶又再度硬化，此后产品在400℃环境中保持稳定。该密封胶中的各个成分的作用如下所述：

(1)硅酸钠：分子式为na2sio3·9h2o，常温下为白色粉末，在本发明的密封胶中用作粘合剂主料。

(2)氧化铝：俗称矾土，常温下为白色粉末，不溶于水，在本发明的密封胶中主要作用是促进水玻璃的硬化，并起填料的作用。

(3)二氧化硅：俗称石英砂，白色或无色粉末，不溶于水。在本发明的密封胶中主要作用是促进水玻璃的硬化，并起填料的作用。

(4)硼酸：无色略带珍珠光泽的三斜晶体或白色粉末。溶于水、乙醇、甘油和乙醚，在本发明的密封胶中用作防腐剂和ph值调节剂。

(5)氧化锌：俗名锌氧粉、锌白。溶于酸、氢氧化钠和氯化铵溶液，又溶于水和乙醇，在本发明的密封胶中用作高温填料和防腐剂。

(6)氧化镁：俗称苦土。溶于酸和铵盐，不溶于水和乙醇，能逐渐从空气中吸收水分和二氧化碳，在本发明的密封胶中用作填料和耐火材料。

(7)二氧化钛：俗名钛白、钛白粉。白色粉末，其化学性质相当稳定，在一般情况下不与大部分化学试剂发生反应，在本发明的密封胶中用作增白剂和填料。

(8)氢氧化铝：白色单斜晶体，典型的两性化合物。不溶于水和乙醇，溶于热盐酸、硫酸和碱类，在本发明的密封胶中用作粘合助剂。

密封胶的制备过程包括以下步骤：

(1)根据目标胶体的重量，按照上述的原料成分称取原材料；

(2)把原料中的固体物料用粉碎机粉碎，研磨成细粉并过筛(通过100目筛)。

(3)将除了氧化铝，二氧化硅以外的粉末混合并搅拌均匀，制得混合粉末a。

(4)将混合好的混合粉末置于70～100℃下烘烤直至完全液化，完全液化后即停止加热取出，不宜过度加热，以免失水过多，制得混合液体b；具体的烘烤时间与制作的密封胶量有关，即使用的原始材料量越多，所需烘烤时间越长；参考每62.5g的混合粉末a，液化的烘烤时间约为15min。

(5)将液化后的混合液体b置于常温下，使其冷却至室温。在室温下的混合液体b中加入称量好的氧化铝和二氧化硅，搅拌均匀。搅拌过程中若出现难以搅拌或无法满足胶体流动性要求的情况，可适量加一些水，但不宜过多，因为胶体的流动性对所加水量非常敏感，故加水尽量要少，可取1～2ml水。加水搅拌时，要随时注意流动性的变化，当粘度达到20000cps即停止加水，避免加水过多胶体流动性过大影响使用，制得混合液体c。

(6)在室温条件下，将混合液体c搅拌均匀后，即可使用，当混合液体c搅拌30min后，将开始硬化失去流动性。因此，该高温胶的使用粘结操作宜在20分钟内完成。

(7)将涂有已加热固化的密封胶装置置于常温下养护2至3天。

实施例1

(1)称取硅酸钠50g、氧化铝24.4g、二氧化硅39g、硼酸2g、氧化锌3.5g、氧化镁2.9g、二氧化钛3.5g和氢氧化铝0.5g。

(2)把原料中的固体物料用粉碎机粉碎，研磨成细粉并过100目筛。

(3)将除了氧化铝，二氧化硅以外的粉末混合并搅拌均匀，制得混合粉末a。

(4)将混合好的混合粉末置于85℃下烘烤15min，制得混合液体b。

(5)将液化后的混合液体b置于常温下，使其冷却至室温。在室温下的混合液体b中加入称量好的氧化铝和二氧化硅，搅拌均匀。搅拌过程中若出现难以搅拌或无法满足胶体流动性要求的情况，可适量加一些水，但不宜过多，因为胶体的流动性对所加水量非常敏感，故加水尽量要少。加水搅拌时，要随时注意流动性的变化，满足涂抹时流动性要求即停止加水，避免加水过多胶体流动性过大影响使用，制得混合液体c。

(6)在室温条件下，将混合液体c搅拌均匀后，即可作为高温密封胶使用，当混合液体c搅拌30min后，将开始硬化失去流动性。因此，该高温胶的使用粘结操作宜在20分钟内完成。

将上述实施例制备出的密封胶应用于粘结耐高温式空气过滤器中；在密封胶粘结前，将耐高温式空气过滤器的各密封面与密封胶接触不锈钢表面用砂轮打磨，清洗干净并干燥。过滤器四个密封面编号如图1所示，过滤器四个密封面按图中编号顺序，依次进行抹胶、加热固化后，再进行二次抹胶密封、固化。密封面1和密封面2用胶量基本相同，密封面3和密封面4用胶量基本相同，密封面1和密封面2所需的密封胶量分别比密封面3和密封面4所需的密封胶量多。涂抹的具体过程包括以下步骤：

(1)涂抹密封面1

(1-1)按照实施例1的步骤制备密封胶。

(1-2)在密封胶粘结前，将各密封面与密封胶接触不锈钢表面用砂轮打毛，清洗干净并干燥。

(1-3)将密封胶涂抹在密封面1上，但密封胶不宜太厚，厚度控制在2mm左右即可。

(1-4)在滤芯安放就位后、密封胶硬化前，振动以使密封胶与粘结面充分接触。

(1-5)高温固化：将过滤器置于电烤箱，抹胶面向上，加热固化。为使胶体以适宜的速度充分反应、固化，加热程序为：在40℃保持1小时，在70℃保持2小时。

(2)涂抹密封面2

(2-1)按照实施例1制备密封胶。

(2-2)将过滤器从电烤箱中取出，冷却至室温。

(2-3)将密封胶涂抹在密封面2上，但密封胶不宜太厚，厚度控制在2mm左右即可。

(2-4)将涂抹有密封胶的密封面2放置在滤芯的上方，同时振动滤芯、密封面1和密封面2，使密封面2和粘结面充分接触。

(2-5)高温固化：将过滤器置于电烤箱中，密封面2的抹胶面向上，加热固化。为使胶体以适宜的速度充分反应、固化，加热程序为：在40℃保持1小时，在70℃保持2小时。

(3)密封面3，4涂抹方式与密封面2相同。

(4)各密封面胶面的二次密封及固化

(4-1)完成第一次密封的过滤器各密封面二次密封前，将密封好的过滤器放置在电烤箱中，按下列程序加热：在100℃、200℃和400℃分别保持一小时。

(4-2)将过滤器从电烤箱中取出，冷却至室温，在缝隙处对各密封面依次进行胶面的二次密封。各密封面分别涂抹和振动，再进行下一个密封面的操作。二次密封胶的厚度不宜过厚，振动后只要将第1次涂胶及固化过程中的缺陷完全密封即可，厚度一般控制在0.5mm左右。

(4-3)将过滤器置于电烤箱中，在70℃保持1小时，二次密封的胶体即可固化。

(注：各密封面第一次涂抹的密封胶面在加热固化时，均应保持向上，以避免胶体流淌。第二次密封胶体，在厚度小于0.5mm条件下，固化过程中胶体表面无论处于何种方向均不发生流淌，而与第一次的胶体形成完整的一体)。

通过该方法粘合的过滤器，在通过上述高温处理后，其连接处的图如图2所示，从图2中可以看出，将通过该实施例制备出的高温密封胶用于过滤器时，经过高温烘烤处理后，其粘合处并未出现开裂等情况，高温性能良好。

本研究所制成的耐高温密封胶，采用无机耐高温原料，胶体具有非常强的不锈钢亲和能力，并具有必要的强度。使得过滤器能在400℃高温下长期使用，又在常温下有合适的初凝时间以及一定流动性的密封胶，且不出现造成密封性能下降的裂缝，进而有效提高了过滤器的过滤性能。

实施例2

(1)称取硅酸钠47.9g、氧化铝25.2g、二氧化硅40.3g、硼酸1.3g、氧化锌3.8g、氧化镁2.8g、二氧化钛3.8g和氢氧化铝1.0g。

(2)把原料中的固体物料用粉碎机粉碎，研磨成细粉并过100目筛。

(3)将除了氧化铝，二氧化硅以外的粉末混合并搅拌均匀，制得混合粉末a。

(4)将混合好的混合粉末a置于85℃下烘烤15min，制得混合液体b。

(5)将液化后的混合液体b置于常温下，使其冷却至室温。在室温下的混合液体b中加入称量好的氧化铝和二氧化硅，搅拌均匀。搅拌过程中若出现难以搅拌或无法满足胶体流动性要求的情况，可适量加一些水，加水搅拌时，要随时注意流动性的变化，满足涂抹时流动性要求即停止加水，制得混合液体c。

(6)在室温条件下，将混合液体c搅拌均匀后，即制备出高温密封胶。

实施例3

(1)称取硅酸钠50.4g、氧化铝23.3g、二氧化硅39.5g、硼酸2.5g、氧化锌2.5g、氧化镁3.8g、二氧化钛3.8g和氢氧化铝0.1g。

(2)把原料中的固体物料用粉碎机粉碎，研磨成细粉并过100目筛。

(3)将除了氧化铝，二氧化硅以外的粉末混合并搅拌均匀，制得混合粉末a。

(4)将混合好的混合粉末a置于85℃下烘烤15min，制得混合液体b。

(5)将液化后的混合液体b置于常温下，使其冷却至室温。在室温下的混合液体b中加入称量好的氧化铝和二氧化硅，搅拌均匀。搅拌过程中若出现难以搅拌或无法满足胶体流动性要求的情况，可适量加一些水，加水搅拌时，要随时注意流动性的变化，满足涂抹时流动性要求即停止加水，制得混合液体c。

(6)在室温条件下，将混合液体c搅拌均匀后，即制备出高温密封胶。

实施例4

(1)称取硅酸钠49.1g、氧化铝24.6g、二氧化硅40.3g、硼酸1.8g、氧化锌3.3g、氧化镁2.5g、二氧化钛2.5g和氢氧化铝1.9g。

(2)把原料中的固体物料用粉碎机粉碎，研磨成细粉并过100目筛。

(3)将除了氧化铝，二氧化硅以外的粉末混合并搅拌均匀，制得混合粉末a。

(4)将混合好的混合粉末a置于85℃下烘烤15min，制得混合液体b。

(5)将液化后的混合液体b置于常温下，使其冷却至室温。在室温下的混合液体b中加入称量好的氧化铝和二氧化硅，搅拌均匀。搅拌过程中若出现难以搅拌或无法满足胶体流动性要求的情况，可适量加一些水，加水搅拌时，要随时注意流动性的变化，满足涂抹时流动性要求即停止加水，制得混合液体c。

(6)在室温条件下，将混合液体c搅拌均匀后，即制备出高温密封胶。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。