[发明专利]含玻璃珠的碱活化硅铝酸盐粘合剂

说明书

本发明涉及一种含有碱活化的硅铝酸盐粘合剂的混合物，所述混合物在硬化后含有至少25重量%的玻璃珠，还涉及制备该混合物的方法以及本发明的混合物作为接缝灰浆的用途。

碱活化硅铝酸盐粘合剂为通过使至少两种组分反应而形成的水泥状材料。第一种组分为一种含有SiO₂和Al₂O₃的活性固体组分，例如飘尘或者变高岭石。第二种组分为一种碱性活化剂，例如钠水玻璃或者氢氧化钠。在水存在下，所述两种组分接触后通过形成一种防水的非晶形至半结晶硅铝酸盐网状结构而导致硬化。

所述硬化过程在pH值大于12的溶液中进行并且不同于无机粘合剂（例如卜特兰水泥）的水合过程。在该过程——其主要通过“溶解”进行——中，Al原子（并且可能也有Ca和Mg原子）被纳入所述活性固体组分的原始硅酸盐晶格中。由这种方法制得的产品的性质特别地依赖于所述碱性活化剂的浓度和湿度条件。

Glukhovsky早在20世纪50年代就研究了碱活化硅铝酸盐粘合剂。由于这些体系有趣的特性，工业上对这些粘合剂的关注在过去几年中显著地增加。碱活化硅铝酸盐粘合剂可获得超过标准卜特兰水泥的强度。此外，这些体系硬化非常迅速并且具有非常高的耐化学品性和热稳定性。

例如，EP1236702A1记载了一种用于生产耐化学品的灰浆的包含水玻璃的建筑材料混合物，其基于一种潜在水硬性粘合剂、水玻璃和作为控制剂的金属盐。矿渣砂也可以用作所述潜在水硬性组分。其中提及了碱金属盐并且其作为所述金属盐使用。

关于适于作为可碱活化的硅铝酸盐粘合剂的物质的综述见参考文献Alkali-Activated Cements and Concretes，Caijun Shi，Pavel V.Krivenko，Della Roy，(2006)，30-63和277-297页。

WO 2008/017414A1记载了一种用于油田的可泵送的地质型聚合物制剂。该制剂的特征在于，在较宽温度范围内保持的可控的增稠和硬化时间。除了多种其他的填料之外，还提出了使用玻璃珠。

EP 1666430A1记载了一种包括粘合剂和集料的接缝填充材料（特别是接缝灰浆），所述集料主要包括玻璃珠。在粘合剂（特别是透明粘合剂）的情况下，例如使用了环氧树脂或丙烯酸酯。所述接缝填料可以相对容易地处理和清洁。

防污垢和易于清洁的表面在许多应用中得到相当大的关注。现有技术使用的防污垢表面可以为超疏水的或超亲水的。对于超疏水表面，表面与其上的颗粒或水之间的接触面积和由此引起的粘合力大大降低，从而出现自清洁作用。该性能也称为荷叶效应。与之相反，对于亲水体系，表面存在极高的表面能（高粘合）并且水接触角小于1°。因此，水在表面上以大面积分布，使得污垢可被冲掉并且因此易于脱离。因此，污垢可以容易地从表面洗掉。在此通过举例的方式提及将细晶二氧化钛（锐钛矿改性）施用至陶瓷表面以用于生产亲水表面。然而，已知的亲水和疏水体系通常仅具有有限的机械阻力，这限制了其作用的持续时间。

因此，现有技术中已知的表面在其变脏倾向和可清洁性方面仍然不具有最优的性质。

因此本发明的目的是提供一种粘合剂体系，其在硬化后形成一个具有非常低的变脏倾向的表面。此外，所述表面应容易清洗，并且低的变脏倾向这一效果应该保持较长时间。此外，所述粘合剂体系应该容易处理，并且在硬化后应该具有高的强度。特别地，本发明的粘合剂体系应适于作为接缝填充材料并且特别是接缝灰浆。

该目的通过一种含有碱活化硅铝酸盐粘合剂的混合物而实现，所述混合物在固化后含有至少25重量%玻璃珠，优选至少35重量%玻璃珠，特别是至少45重量%玻璃珠，特别优选至少55重量%玻璃珠，基于总质量计。

所述目的可通过申请文件内容而完全实现，除此以外，还出人意料地发现本发明的体系即使在长时间放置之后仍具有突出的表面光学特性。此外，即使不使用强力清洁剂也可以容易地清洗所述表面，这对于减轻环境污染做出积极的贡献。通常，使用水就足以用于清洁。