耐高溫膠粘劑如何定義及分類?
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發(fā)布時(shí)間:2019-08-08 23:32:51
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關(guān)于耐高溫膠粘劑的定義,國內(nèi)外至今尚無統(tǒng)一看法,一般認(rèn)為凡屬下列情況者可視為耐高溫膠粘劑
(1) 在121-175℃下長期使用(累計(jì)1-5年),或者在204-232℃下累計(jì)使用20000~
40000h。
(2)在260~371℃下累計(jì)使用200~1 000 h。
(3)在371-427℃下累計(jì)使用24~200 h。
(4)在538-816℃下使用2-10 min。
耐高溫膠粘劑種類較多。目前研究較多、應(yīng)用較廣的主要有環(huán)氧樹脂類、酚醛樹脂類、聚酰亞胺類,還有磷酸鹽類和有機(jī)硅類膠粘劑等。
1.1 環(huán)氧樹脂(EP)類膠粘劑
環(huán)氧樹脂是一種含有2個(gè)或2個(gè)以上環(huán)氧基的熱固性樹脂。環(huán)氧樹脂是一種很 好的膠粘劑,可用來粘接金屬、陶瓷、玻璃、木材、混凝土及大部分塑料,已廣 泛應(yīng)用于飛機(jī)、衛(wèi)星、火箭、船舶、汽車、電子儀器、輕工和建筑等行業(yè).
環(huán)氧樹脂具有較好的粘接強(qiáng)度,綜合性能良好,低收縮性,蠕變小,唯其耐熱性不夠高,性脆,通過多種途徑改性后,效果極佳,目前可以說環(huán)氧樹脂是一類最為理想的基體樹脂,應(yīng)用面頗為廣泛,為耐熱結(jié)構(gòu)膠的首選材料.
概括的講,耐高溫環(huán)氧膠粘劑應(yīng)由下列組分組成:耐高溫環(huán)氧樹脂、耐高溫 固化劑、增韌劑、填料、抗熱氧劑。
1) 環(huán)氧樹脂的選擇。高性能、耐熱型的環(huán)氧樹脂品種主要是那些具有耐熱性骨架或可提高交聯(lián)密 度的多官能度環(huán)氧樹脂。EP在高溫下的性能主要取決于膠料的熱變形溫度和熱氧化穩(wěn)定性。EP本身官能團(tuán)越多,固化后交聯(lián)密度越大,熱變形溫度越高,耐熱性越好,因而選擇多官能團(tuán)EP是配制耐熱環(huán)氧樹脂膠粘劑的途徑之一。例如,蔡型環(huán)氧、苯三酚型環(huán)氧、酚醛型環(huán)氧、間苯二酚型環(huán)氧、二苯胺型環(huán)氧、二苯甲酮型環(huán)氧等均屬于多官能團(tuán)環(huán)氧樹脂。
2) 固化劑的選擇 。除了環(huán)氧樹脂自身結(jié)構(gòu)的影響,固化劑種類是影響其耐熱性的另一個(gè)重要因 素。一般來說,它們或具有穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)或具有多官能度,與環(huán)氧樹脂發(fā)生交 聯(lián)反應(yīng)之后,使樹脂的分子結(jié)構(gòu)形態(tài)、各種性能都發(fā)生了顯著的變化。因此,正確選擇固化劑,合理設(shè)計(jì)膠黏劑配方無疑是重要的。
1.2 酚醛樹脂(PF)類膠粘劑 。酚醛樹脂是開發(fā)最早的一類耐高溫樹脂。由于其原料易得、價(jià)格低廉、生產(chǎn) 工藝和設(shè)備簡單,而且產(chǎn)品具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐熱性、耐寒性、電絕緣性、尺寸穩(wěn)定性、成型加工性、阻燃性及低的發(fā)煙率,已成為工業(yè)部門不可缺少的材 料,具有非常廣泛的用途。
1.3 聚酰亞胺(PI)類膠粘劑。聚酰亞胺(PI)大分子主鏈中含有酰亞胺環(huán)狀結(jié)構(gòu),是較早應(yīng)用于耐高溫膠粘劑的雜環(huán)高分子基體,它的耐熱性與有機(jī)硅相當(dāng),但它的機(jī)械性能、電氣性能和耐濕性能都比較好,可以單獨(dú)使用,可以說略勝有機(jī)硅一疇。
聚酰亞胺膠粘劑根據(jù)合成方法的不同可以分為縮聚型和加成型兩大類??s聚型聚酰亞胺用作膠黏劑時(shí),一般是由芳香四酸二酐和芳香二胺縮聚生成可溶的聚 酰胺酸,然后用物理或化學(xué)方法脫水環(huán)化生成聚酰亞胺。
隨著耐高溫PI結(jié)構(gòu)膠應(yīng)用的日益廣泛,對其性能提出了越來越高的要求。為滿足其在更多領(lǐng)域中應(yīng)用的需求,研究和開發(fā)新型耐高溫PI結(jié)構(gòu)膠成為當(dāng)務(wù)之急。主要可以從以下幾個(gè)方面入手:
(1)研究并開發(fā)耐更高溫度等級的PI結(jié)構(gòu)膠,以滿足航天飛行器對速度和結(jié)構(gòu) 質(zhì)量的要求。
(2)進(jìn)一步對共聚及共混方法進(jìn)行研究,在保證聚酰亞胺耐高溫性能的前提下 提高其韌性,擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。
(3)利用納米材料等具有特殊性能材料的雜化復(fù)合,制備出具有高性能和新功 能的聚酰亞胺結(jié)構(gòu)膠,以滿足航空、航天、電子和汽車等高新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的需要。
1.4 磷酸鹽類膠黏劑:磷酸鹽系無機(jī)膠粘劑通常由基料(常為磷酸或濃縮磷酸)、填料和固化劑等組成,但為了某些特殊需要還可加入一些特殊物質(zhì),如促凝劑、酸性抑制劑、發(fā)泡 劑以及氣泡穩(wěn)定劑等。
1.5 有機(jī)硅類膠黏劑:有機(jī)硅類膠粘劑是高分子量的線型聚硅氧烷,在催化劑作用下,通過加成或 縮合等反應(yīng),并加入增黏劑、填料等制得。這種膠粘劑最突出的性能是具有優(yōu)良 的耐熱性,可以長期在250℃或更高溫度下使用。
耐高溫膠粘劑研究的發(fā)展趨勢將體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1) 開發(fā)新型的有機(jī)耐高溫膠粘劑,制備出耐高溫、力學(xué)性能好、耐久性佳的膠粘劑;
(2) 利用和開發(fā)新型的改性技術(shù)對現(xiàn)有的耐高溫樹脂進(jìn)行改性,提高其綜合性能,擴(kuò)大應(yīng)用范圍;
(3) 利用納米材料和晶須材料等新型材料的特殊性能制備出高性能和新功能的復(fù)合膠粘劑;
(4) 利用無機(jī)膠粘劑和有機(jī)膠粘劑二者的優(yōu)點(diǎn),研究和開發(fā)有機(jī)和無機(jī)雜化型膠粘劑;
(5)開展不同類型膠粘劑在高溫下失效機(jī)理的研究,為現(xiàn)有膠粘劑性能的改進(jìn)、新膠粘劑研發(fā)提供理論依據(jù)。