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1、第26卷第5期兵器材料科学与工程Vol126No152003年9月ORDNANCEMATERIALSCIENCEANDENGINEERINGSep.200X炭材料的高温粘结剂(Ⅱ)1222王继刚,郭全贵,刘朗,宋进仁(1.东南大学材料科学与工程系,江苏南京210096;2.中国科学院山西煤炭化学研究所,山西太原030001)摘要:实现炭材料不可拆卸型连接最有效的方法是使用粘接技术。因为炭材料多用于高温领域,因此,炭材料高温粘结剂的研究越来越重要。利用树脂炭化后的残碳的耐热性等特点,以有机树脂为基体的粘结剂也可用于炭材料的高温粘接连接,与无机型高温粘结
2、剂相比,有机型高温粘结剂的耐热温度和粘接强度都比较理想。本文就有机类型的高温粘结剂的分类、性能等进行了讨论。关键词:炭材料;高温粘结剂;粘接;有机树脂;粘接性能+中图分类号:TQ4331431文献标识码:A文章编号:1004—244X(2003)05—0068—05由于炭材料是一种随使用温度升高而强度上升工作的零部件———高温真空炉的保护层(015m×[1]的特殊材料,并具有优异的导电、导热等性能。015m的绝热片或50mm厚的炭毡),粘接部件在[2]在高温领域的应用中发挥着重要的作用。但在110～250℃固化后就可使用,且在2100℃可工作[14]
3、炭材料的制造、加工和连接、装配等因炭材料的脆性1500h,其部分粘接性能如表1所示。而有许多的不便表1石墨/石墨、石墨/钢不同温度下俄SVK胶的粘接强度[3]石墨/石墨粘接石墨/钢粘接中,粘接技术是较为理想的选择,而对于炭材料实验温度劈裂强度剪切强度劈裂强度剪切强度的不可拆卸型连接,使用高温粘结剂是最有效的方/℃/MPa/MPa/MPa/MPa[4,5][6,7]法。常用的高温粘结剂一般都是无机型的,2010～1510～128～12515～715而有机聚合物树脂由于耐温性能的限制,其一般使600710～7158～102～3～[8,9]800715～8
4、106～7015～1～用温度局限在200～300℃,远不能满足炭材料18009～128～10～～多用于1000℃以上高温领域应用的要求。但利用20003～4215～310～～有机物炭化后的残碳和被粘接炭材料在物理化学性2300112～210115～210～～质上的相容性等,也使聚合物树脂成为高温粘结剂为提高耐热性,Anikin,L1T1[15]等向酚醛树脂[10]制备的重要方法。本文将就有机树脂为基体原中加入C、Si、B、Cu、Zr、Ti、Ta、Hf、ZrB2等,耐热温料的高温粘结剂进行简单讨论。度达到800～2500℃,以用于炭材料的粘接。作者以B
5、4C或B4C和SiO2对酚醛树脂进行改性后配制1有机高温粘结剂的高温粘结剂对石墨材料进行粘接,取得了理想的111酚醛树脂粘结剂粘接效果,耐温高达1500～2550℃以上[16,17]。经酚醛树脂是开发最早并已应用于粘结剂工业的研究表明,添加的陶瓷填料有效抑制了高温处理后的一类树脂,由此已开发出多种粘结剂用于炭材料的体积收缩,并在粘接界面上产生了化学键合连接,的粘接[11,12]。酚醛树脂原料易得,合成工艺简单,[18,19]从而保证了经历高温环境后的粘接性能。易于工业化生产,但耐温性能较差,而且性脆,很少112呋喃树脂粘结剂[13]单独作为粘结剂使用
6、。日本使用甲基液态酚醛呋喃树脂粘结剂是粘接石墨材料最常用的粘结树脂,混合15份沥青粉和50份焦炭粉,然后涂在炭剂。此类粘结剂是以糠醛或糠醇为主要原料制得材料上,加热到1000℃,试样挠曲强度达到44MPa,的,主链以呋喃环为主的热固性树脂粘结剂。呋喃适于石墨成型件等炭材料的粘接。俄罗斯国家石墨树脂(Furanresin)主要品种有糠醇树脂,糠醛树脂,结构研究院开发出的SVK系列胶可用于粘接高温糠酮树脂,糠酮醛树脂,糠脲树脂等。这类树脂都是X收稿日期:2001-12-04;修订日期:2002-06-26作者简介:王继刚(1973-),男,安徽萧县人,博
7、士生,主要从事炭材料高温粘结剂的研究。Email:wangjigang@sina1com第5期王继钢等:炭材料的高温粘结剂(Ⅱ)69热固性的,固化后的最大特点是能耐强酸、强碱,耐点,人们开发了一些改性有机硅高温胶品种,如酚醛热性能优于酚醛树脂,可达180～220℃。另外,呋改性,前苏联的BK-6胶,黑龙江石油化学研究所J喃树脂自身缩聚过程缓慢,储存期比酚醛树脂长的-08、J-09胶即属此类,其固化条件及不同温度下多,在常温下可储存1～2年,且粘度变化不大。其的剪切强度列于表3。缺点是韧性差,冲击强度不高,不少品种需加以改J—09胶是以有机硼硅聚合物及
8、酚醛树脂为主性。糠醇树脂与多孔性材料如陶瓷,石墨,石棉,木体的瞬间高温粘结剂,用于导弹,火箭的雷达罩与主材等
