本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种耐高温地质聚合物无机胶粘剂及其制备方法。
背景技术：
地质聚合物是指采用天然矿物、工业副产品或以有机、无机硅铝化合物为原料制备的由硅氧四面体与铝氧四面体交互形成的三位网络凝胶体，具有低二氧化碳排放、优良的耐久性、早期强度高、有较高的界面结合强度、抗渗性好、耐高温性能好等优点。随着我国钢铁行业的迅猛发展和煤炭资源利用量的增加，我国每年矿渣产量约2.4亿吨，到2020年我国粉煤灰排放量预计达到9亿吨，矿渣和粉煤灰已成为产量巨大的工业副产品。同时资料表明，我国高岭土资源储量达到25.03亿吨。以工业副产品(矿渣粉、粉煤灰等)、天然矿物(高岭土等)为原料，经碱性激发剂激发形成的胶凝材料用于土木工程建设是我国建设环境友好型社会的必然要求，也是土木工程绿色发展的必然要求。
无机胶粘剂是以无机化合物为基料配制而成的胶粘剂，包含磷酸盐和硅酸盐两大类，由于磷酸盐类胶粘剂质地太脆且不耐高温。因此，在实际生产中广泛应用的是硅酸盐类胶粘剂。通常，硅酸盐类无机胶粘剂是以硅酸钠(水玻璃)为主体，加入氧化物(如氧化硅、氧化铝、氧化锌、氧化镁和氧化铁等)、铝粉、石墨粉及水泥等配制而成。与有机胶粘剂(尤以乳胶、环氧树脂为代表)相比，常用的硅酸盐类无机胶粘剂具有环保无毒、阻燃性好、粘接应力小、操作方便、成本低等优点，它能在高于800℃温度环境下正常工作，故无机胶粘剂在防火保温材料、航空、电子工业、建筑和黏接金属、木材等地方发挥着不可替代的作用。但硅酸盐类无机胶粘剂仍存在碳排放较大、粘接强度低及耐水性较差等弱点。
本发明旨在提出制备一种耐高温地质聚合物无机胶粘剂，利用大量的工业固体副产品及丰富的天然矿物粉体来弥补传统的硅酸盐类无机胶粘剂在粘接强度及耐久性等方面的不足，在节约无机胶粘剂制备成本的同时可以进一步降低二氧化碳排放量，以达到绿色环保的目的。
技术实现要素：
发明要解决的技术问题
本发明的目的是弥补传统硅酸盐类无机胶粘剂性能不足，提供一种制作工艺简单、成本低廉的无机胶粘剂的制备方法。用该法所制备的耐高温地质聚合物无机胶粘剂的工作性及耐久性良好、粘接强度高、低碳环保。
用于解决技术问题的方法
针对上述问题，本发明提出了一种耐高温地质聚合物无机胶粘剂及其制备方法。
根据本发明的一个实施方案，提供一种耐高温地质聚合物无机胶粘剂，其包括a、b两种组份：所述a组份以工业固体副产品和天然矿物粉体作为原料；所述b组份为复合碱性激发剂。
一种实施方式为，其中，所述a组份由以下材料均匀混合制备得到：24-54重量份的矿渣粉、6-24重量份的偏高岭土、6-12重量份的粉煤灰。
一种实施方式为，其中，所述b组份由水玻璃、氢氧化钠和水三者混合制备得到：30-34重量份的水玻璃、3.8-4.3重量份的氢氧化钠、3.2-3.6重量份的水。
一种实施方式为，其中，所述的矿渣粉的等级不低于s95级，比表面积不低于400m2/kg，其化学成分中sio2与al2o3的质量比范围为1.7-2.0。
一种实施方式为，其中，所述的粉煤灰的等级不低于ii级，其化学成分中sio2与al2o3的质量比范围为1.5-1.7。
一种实施方式为，其中，所述的偏高岭土的细度不低于1200目，在800～1000℃温度区间煅烧适当时间，其化学成分中sio2与al2o3的质量比范围为1.1-1.3。
一种实施方式为，其中，所述的水玻璃，即液体硅酸钠，模数为2.8-3.2，其中模数是硅酸钠中sio2与al2o3的摩尔比。
一种实施方式为，其中，a组份由以下材料常温下均匀混合制备得到：24重量份的矿渣粉、24重量份的偏高岭土、12重量份的粉煤灰；b组份为复合碱性激发剂，由31.9重量份的水玻璃、4.3重量份的氢氧化钠、3.4重量份的水混合制备得到。
根据本发明的第二方面，提供一种根据上述的耐高温地质聚合物无机胶粘剂的制备方法，将所述耐高温地质聚合物无机胶粘剂中a、b两种组份按重量份数均匀混合搅拌后制得。
本发明的有益效果
本发明涉及的耐高温地质聚合物无机胶粘剂，具有以下优点及突出性效果：
1)本发明配制的耐高温地质聚合物无机胶粘剂，其性能指标如下：凝结时间≥10min，6h抗压强度≥20mpa，3d抗压强度≥40mpa，空气养护7d粘接强度≥0.2mpa。
2)本发明配制的耐高温地质聚合物无机胶粘剂，相比现有的硅酸盐类无机胶粘剂，粘接强度高、体积稳定性好、耐高温性能好；相比有机胶粘剂，还具有取材方便、制备工艺简单、原材料无毒性及材料成本低、耐久性良好等优点。
3)本发明提供的耐高温地质聚合物无机胶粘剂的生产制备工艺简单、施工方便、性价比优越。
4)本发明配制的耐高温地质聚合物无机胶粘剂，不仅在常温下具有良好的粘接效果，且同样适用于高温使用环境，使用温度范围广。
从以下示例性实施方案的描述中，本发明的进一步特征将变得显而易见。
具体实施方式
以下对本公开的一个实施方式具体地说明，但本公开并非限定于此。
实施例
通过实施例更详细地描述本发明，但本发明不限于下述实施例。
实施例1
耐高温地质聚合物无机胶粘剂，由a、b两种组份制成，按重量份数计，a组份以工业副产品和天然矿物作为原料，由以下材料均匀混合制备得到：矿渣粉(s95级，比表面积410m2/kg，sio2与al2o3的质量比1.8)：48份、偏高岭土(细度1250目，煅烧温度不低于800℃，sio2与al2o3的质量比1.1)：12份。
b组份为复合碱性激发剂，由水玻璃、氢氧化钠和水三者混合制备得到，其中，水玻璃(模数3.18)：31.9份、氢氧化钠(工业级，片剂)：4.3份、水：3.4份。
制备方法包括以下步骤：将所述耐高温地质聚合物无机胶粘剂中a、b两种组份按重量份数均匀混合搅拌后，即得产品。
实施例2
耐高温地质聚合物无机胶粘剂，由a、b两种组份制成，按重量份数计，a组份以工业副产品和天然矿物作为原料，由以下材料均匀混合制备得到：矿渣粉(s95级，比表面积410m2/kg，sio2与al2o3的质量比1.8)：42份、偏高岭土(细度1250目，在850～950℃温度区间煅烧，sio2与al2o3的质量比1.1)：18份。
b组份为复合碱性激发剂，由水玻璃、氢氧化钠和水三者混合制备得到，其中，水玻璃(模数3.18)：31.9份、氢氧化钠(工业级，片剂)：4.3份、水：3.4份。
制备方法包括以下步骤：将所述耐高温地质聚合物无机胶粘剂中a、b两种组份按重量份数均匀混合搅拌后，即得产品。
实施例3
耐高温地质聚合物无机胶粘剂，由a、b两种组份制成，按重量份数计，a组份以工业副产品和天然矿物作为原料，由以下材料均匀混合制备得到：矿渣粉(s95级，比表面积410m2/kg，sio2与al2o3的质量比1.8)：40份、偏高岭土(细度1250目，在850～950℃温度区间煅烧，sio2与al2o3的质量比1.1)：12份、粉煤灰(i级，sio2与al2o3的质量比1.6)：8份。
b组份为复合碱性激发剂，由水玻璃、氢氧化钠和水三者混合制备得到，其中，水玻璃(模数3.18)：31.9份、氢氧化钠(工业级，片剂)：4.3份、水：3.4份。
制备方法包括以下步骤：将所述耐高温地质聚合物无机胶粘剂中a、b两种组份按重量份数均匀混合搅拌后，即得产品。
实施例4
耐高温地质聚合物无机胶粘剂，由a、b两种组份制成，按重量份数计，a组份以工业副产品和天然矿物作为原料，由以下材料均匀混合制备得到：矿渣粉(s95级，比表面积410m2/kg，sio2与al2o3的质量比1.8)：33份、偏高岭土(细度1250目，在850～950℃温度区间煅烧，sio2与al2o3的质量比1.1)：18份、粉煤灰(i级，sio2与al2o3的质量比1.6)：10份。
b组份为复合碱性激发剂，由水玻璃、氢氧化钠和水三者混合制备得到，其中，水玻璃(模数3.18)：31.9份、氢氧化钠(工业级，片剂)：4.3份、水：3.4份。
制备方法包括以下步骤：将所述耐高温地质聚合物无机胶粘剂中a、b两种组份按重量份数均匀混合搅拌后，即得产品。
对比例：国内某实验室研制混合硅酸盐无机胶粘剂。该混合硅酸盐无机胶粘剂是由混合胶料与填料、固化剂两种组分搅拌而成。其中起粘接作用的胶料由钠水玻璃和钾水玻璃按一定比例混合，na/k＝2，模数为2.8时粘接性能最优，经试验得出粘接强度为0.18mpa，耐水时间(耐水性)为29h。
将实施例1-4所得耐高温地质聚合物无机胶粘剂和对比例产品进行粘接强度测试，具体测试方法参考jgj/70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》,测试结果如表1所示：
表1：粘接强度测试结果
大多数有机胶粘剂能承受的使用温度通常在100℃以下，如乳胶只能在60℃以下正常工作，环氧树脂最高可在100℃左右可正常工作。普通无机胶粘剂通常能在600-900℃高温下仍具有较高粘接性能。上述对比例中所研制混合硅酸盐无机胶粘剂通过试验验证了该胶粘剂在1000℃高温下尚未分解。而本发明所得地质聚合物无机胶粘剂中主要组分为矿渣粉和偏高岭土，有文献表明这两种粉料经过钠水玻璃碱性激发后在800-1200℃环境下无新物质生成，通过试验验证了该无机胶粘剂经过800-1200℃高温环境下其粘接强度略微降低，但仍可正常工作。
影响胶粘剂粘接耐久性的因素有很多，包括抗老化性、耐水性、被粘物种类、粘接表面处理方法等，其中耐水性是胶粘剂粘接耐久性的主要影响因素。试验表明水分对作用在两物间粘接界面的胶粘剂具有破坏性作用，这是由水分子的扩散和渗透能力强所致。那么，胶粘剂除了具有较高粘接强度外，在粘接界面固化后的密实性成为粘接耐久性的关键。对比例中粘接强度较低，而且耐水时间(耐水性)仅为29h，这与胶粘剂组成和固化后的密实性息息相关。而本发明所得地质聚合物无机胶粘剂中主要组分为矿渣粉和偏高岭土，经过钠水玻璃碱性激发后形成的胶粘剂密实性好，粘接强度高，不会因短时间内在水中溶解而导致粘接性能下降的情况，因此，本发明所得地质聚合物无机胶粘剂可以保证耐水时间(耐水性)长达48h以上。
经过上述对比可知，本发明所得地质聚合物无机胶粘剂具有优异的粘接强度性能，耐高温性能以及耐水性。
工业实用性
本发明制得的耐高温地质聚合物无机胶粘剂具有施工工艺简便，强度高，耐高温性能好，在降低无机胶粘剂制备成本的同时可以进一步降低二氧化碳排放量，实现绿色环保的目的，具有良好的工业应用前景。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。