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什么是無機膠黏劑的分類組成,應用與特點、

作者:東莞玉明        2012年10月29日

一般來說,無機膠粘劑具有以下特點:
1)耐高溫,無機膠粘劑本身可承受1000℃左右或更高的溫度。
2)抗老化性好。
3)收縮率小。
4)脆性大,其彈性模量比有機膠粘劑高一個數量級,故無機膠粘劑套接強度高,硬度大;而平面對接,搭接、沖擊、剝離強度較低。改進的辦法有:①使其形成無機大分子,如Si-O-Si,P-O-P鍵;②在無機膠粘劑中引入有機改性組分。
5)抗水、耐酸堿性差。目前,我國研制成功的陶瓷膠粘劑是具有陶瓷結構的耐熱無機膠粘劑,其固化物一般為多晶復合體系。這種膠粘劑的主要特點是耐高溫(達1000-3000℃),同時具有抗氧化、絕緣、耐腐蝕、耐磨損及超硬等特點。

無機膠黏劑的分類
無機膠粘劑一般可分為氣干型膠粘劑、水固化型膠粘劑、低熔點玻璃、金屬焊料、反應型膠粘劑及牙科用水泥六類。

(1)氣干型膠粘劑
水玻璃(硅酸鈉)等水溶性硅酸鹽隨著水分的蒸發而固化。這類膠粘劑可用于粘接木材、紙張等多孔性材料,但耐水性較差。

(2)固化型膠粘劑
氧化鋁水泥、石膏等因生成水合物而固化,其中氧化鋁水泥固化快,高溫性能和耐腐蝕性能優異,在高溫下發生燒結反應而形成粘接,可用在鑄造模具上;鎂水泥是因水合反應而快速固化的高強度水泥,在200℃下失去結晶水MgCl2+3MgO+11 H2O→MgCl2.3Mg(OH)2.3H2O(8-1)260℃時強度降至50%,耐酸性和耐水性較差。

(3)低熔點玻璃
玻璃焊料廣泛用于真空技術中玻璃、陶瓷、金屬的密封。在以PbO-B2O3為基體的玻璃中,加入SiO2和Al2O3等成分可提高其耐水性。如100-200目PbO)-B2O3-ZnO,PbO-B2O3-ZnO-SiO2,PbO-B2O3-SiO2-Al2O3等粉末可制成糊狀,也有不用PbO而以ZnO為主要成分的無鉛低熔點玻璃。這些玻璃的軟化溫度為300-600℃,焊接溫度為400-600℃,其耐熱溫度低于軟化溫度。焊接后進一步加熱時,在玻璃中可析出0.02-20μm微晶,可粘接耐高溫的結晶型玻璃,用在彩電顯象管上。

(4)金屬焊料
450℃以下低熔點焊料的代表是焊錫(Ph-Sn),而銀焊料(Ag-Cu-Zn-Cd-Sn)可用于450℃以上的場合。目前,正在開發能粘接玻璃或陶瓷的Pb-Sn-Zn-Sb系列的焊藥。

(5)反應型膠粘劑
硅酸鹽系列、磷酸鹽系列、膠態硅石系列都屬于反應型膠粘劑。這些膠粘劑在固化劑作用下或在加熱時發生反應而固化。粘接強度、耐熱性、耐水性好,操作簡便。通常由粘接劑、固化劑、骨材,必要的固化促進劑,分散劑和顏料等配制而成。作為粘合劑的是硅酸鹽、磷酸鹽、膠態硅石、烷基硅酸鹽等。固化劑有金屬、金屬氧化物、金屬氫氧化物、硅氟化物、磷酸鹽、硼酸鹽等。骨材有氧化鋁、硅石、氧化鋯、氧化鎂等高溫性良好的氧化物、碳化物、氮化物。反應型膠粘劑有三種類型:①單一型,即一種液體;②混合型,即使用前將兩種液體混合;③固體粉末,使用時加水調成糊狀。

(6)牙科用水泥
很久以來,人們就使用的有代表性的牙科用水泥是磷酸鋅水泥。ZnO-MgO體系燒結粉末(通常10μm以下)與磷酸混合幾分鐘即可固化,其粘接主要不是依靠化學結合力,而是物理結合力,即機械嵌合力。

牙科用硅酸鹽水泥,是硅酸鋁玻璃粉末和含鋁、鋅離子的磷酸混合,數分鐘即可固化。H離子使玻璃往硅酸膠體中分散,使從玻璃溶出的Al3+、Ca2+與磷酸反應而固化。它是一種磷酸鹽膠粘劑和玻璃粉末組成的復合體。

無機膠粘劑的應用及存在問題
一般來說,無機膠粘劑可在室溫至350℃下固化,有的使用溫度可達1000℃以上。因此,這些膠粘劑已廣泛用于需要耐熱性的各行各業中。

1.電子和電器部件
如用于熒光顯示管內電極的固定,熱電偶的涂覆,各種陶瓷和金屬材料的粘接等。

2.陶瓷
用于陶瓷元器件組裝、爐子和耐火材料內襯物的粘接,以及各種耐腐蝕涂層的粘接等。

3.其他
用于氣體裝置和暖房設備等需要的耐熱部件的粘接和阻止金屬氧化涂層等。

無機膠粘劑在應用上存在的問題
在應用上無機膠粘劑也存在一些問題。如氣密性不太好;吸濕引起電阻下降;常溫固化難于獲得物性良好的材料等。

目前,無機膠粘劑正向結構膠粘劑和功能膠粘劑發展,這對于開發宇航、飛機、汽車和電子等廣大市場是非常有利的,并已廣泛應用于金屬、陶瓷等各種材料的耐熱粘接。無機膠粘劑與其他新型無機材料一起,將成為本世紀最有發展前途的新材料之一。
 

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