硅酸盐无机胶粘剂研制和应用

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1、硅酸盐无机胶粘剂研制和应用　　摘要：硅酸盐胶粘剂被广泛应用于机械、冶金、勘探、交通、兵器等领域，它的基本特点是：粘接性能好、耐高温、易操作、成本低、尤其在金属、玻璃、陶瓷等材料的生产和粘接等方面起着重要的作用。在材料科学领域，硅酸盐无机胶粘剂已成为独立的研究方向。本文系统地阐述了硅酸盐无机胶粘剂研制的原则、制备方法、研制关键和应用方面的一些特性，指出了硅酸盐胶粘剂的发展方向，在应用方面具备一定的指导意义。关键词：硅酸盐胶粘剂、研制方法中图分类号：O741+.4文献标识码：A文章编号：7无机胶粘剂的粘接技术在近几十年

2、来被广泛应用，发展非常迅速。作为一种粘接的技术手段，它的应用解决了大量粘接方面的生产技术关键问题，具有十分广泛的发展前景，无机胶粘剂按固化方式的不同可分为熔融固化型、挥发固化型、遇水固化型、反应固化型等。其中反应固化型无机胶粘剂应用最广泛、也最具有应用价值。反应固化型胶粘剂磷分为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。而硅酸盐无机胶粘剂的应用主要集中在水玻璃系列无机胶粘剂。下面将详细阐述硅酸盐无机胶粘剂的研制方法，研制关键和应用特点。一、无机胶粘剂

3、的分类按固化方式的不同可将无机胶粘剂分为熔融固化型、挥发固化型、遇水固化型、反应固化型。其中反应固化型无机胶粘剂是应用最广、最有价值的一类，磷酸盐类和硅酸盐类胶粘剂是反应固化型胶粘剂中最为主要的两大系列。由于磷酸盐类胶粘剂质地太脆，使用温度一般不宜高于900℃，因而在实际生产中广泛应用的是硅酸盐类胶粘剂。对硅酸盐无机胶粘剂的研究主要集中在水玻璃系列无机胶粘剂之上。二、硅酸盐无机胶粘剂的构成。硅酸盐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

4、而成。品种较多，有硅酸钠石墨胶粘剂、硅酸盐水泥胶粘剂等．其中硅酸钠氧化物胶粘剂最为常用，最有价值。硅酸盐无机胶粘剂由甲组分液体、双组分液体和粉末加水调和而成。它能承受800~2900℃的高温，粘接碳铜的抗剪强度大于60MPa，抗拉强度大于30MPa。可用于粘接金属、陶瓷、玻璃和石料等。7早期的硅酸盐胶粘剂同样存在着粘接强度不好，耐水性差、质脆不耐冲击等缺点。因此，在生产中需要对其进行改性。常见的有钛酸钾晶硅酸盐胶粘剂。粘土和石棉粉是硅酸盐类胶粘剂的常用改性剂。近年来，也有用晶须作改性剂的报道。晶须是在人工控制的条件

5、下，以单晶结构形式生长的高纯度针状纤维材料，其晶体结构完整、内部缺陷较少，加入胶粘剂中，能够均匀分散，起骨架作用，形成纤维复合材料。它可以有效地改善材料的力学性能、耐热性能、摩擦磨损性能等。三、硅酸盐无机胶粘剂的制备（1）制备原则胶粘剂是以水玻璃为胶料，按实际需要加入适当的固化剂和填料调和而成。其固化剂主要包括二氧化硅、氧化镁、氧化锌、氢氧化铝、氟硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐等；填料的选取原则是加入该种填料后胶粘剂的线膨胀系数与被粘物的基本一致，保证在高温下使用时不致于产生过大热应力而破坏粘接，此外就填料本身还应具有较高

6、的机械强度、较好的耐热和耐水性，并能降低胶粘剂固化时的收缩率等性能，如氧化硅、氧化铝、莫来石、炭化硅、淡化硅和云母等。（2）研制的关键其研制的关键是固化剂的合成。固化剂的质量直接影响固化速度和粘接强度高质量的固化剂能够改善固化条件，提高结构强度。另一关键是选用一定钾钠比、一定模数的水玻璃。钾钠比直接影响水玻璃的粘滞性和粘结后的耐水性。只有在最佳模数下，胶粘剂含硅量适中，才能保证粘接强度。（3）制备方法7将预先处理好的固化剂与填料按一定的比例混匀，再和作为胶料的水玻璃调和在一起，调到规定的黏度，即成水玻璃系列胶粘剂。

7、水玻璃的粘结性能良好，硬化时析出的硅酸凝胶可堵塞毛细孔隙而防止水渗透，耐热、耐燃性好，耐酸性极好。但最大的弱点就是耐水性能不好，制成的胶粘济容易发干，保质期短。因此，必须采取改性措施来提高其耐水及其他性能，欲解决水玻璃的耐水改性，首先要从它的组成与结构分析入手，由于水玻璃中含有大量的Na离子。大量实验表明：将钠水玻璃进行酸改性后，再复合以苯丙乳液和甲基硅酸钠作为基料，制成膜粘结剂。这种方式使改性后的钠水玻璃具有具有极强的耐久的憎水性，但又有良好的透水性能。在水玻璃体系中引入甲基硅酸钠，使硅原子上引入甲基取代基，由于

8、甲基的疏水性，使其水溶性降低，形成的涂膜的耐水性提高。同时，甲基硅酸钠和钠水玻璃结构上的相似性，二者可以随意互溶，而且甲基硅酸钠特殊的结构可以在粘剂料中将水分锁住，能大大改善水玻璃胶粘剂由于水分的丢失导致储存时间减少的问题。在实验中发现较好的改性配比为水玻璃：苯丙乳液：无机酸：甲基硅酸钠：稳定剂=100:20:5:5:1三、硅酸盐无机胶粘剂的应用1、在模具铸