高温胶带的发展

诚德粘胶带生产的高温胶带使胶粘剂的发展向着绿色环保的方向进行。

随着宇航、飞机制造、精密电子和机械加工等高科技产业的迅速发展,近年来.对胶粘剂的耐热性提出了更高的要求。如超音速飞机机翼的蜂窝结构,机翼外部与空气摩擦可升温达260℃以上聚酰***胶带,一些战斗机的发动机中的印刷电路控制板要求使用温度也达280℃,许多航天器的零部件如导线接插件,导线***等也需要耐热型胶粘剂。

有些部位还要求绝缘性能。室温固化具有节省能源、使用方便等诸多优点,航空工业的发展同时也要求有配套的低温固化耐热胶粘剂。如某***战斗机机载设备零部件的胶接要求有一定的胶接强度、耐热性能、耐介质性能并可室温固化的胶粘剂.不只可以降低胶粘剂的本钱,而且可以简化加工过程。

调制后在室温条件下几分钟到几小时内凝胶,室温固化胶粘剂一般在室温下为液状.一定时间内完全固化并达到可用强度。

满足下列情况的胶粘剂可称为高温胶粘剂:1121~176℃使用1~5年,一般认为.或在204~232℃使用2000~4000h;2260~371℃使用200~1000h;3371~427℃使用24~200h;4538~816℃使用2~10min

还必需满足以下要求:有良好的热物理和热化学性能、热变形温度高、分解及热失重的温度高;有良好的加工性;使用条件下临时流露于高温场所仍坚持原性能;温度周期变化下的耐热性好,高温胶粘剂除应具备一定的粘结强度等基本性能外.且能在短时间内承受高温的考验。

1室温固化耐温有机胶粘剂

其中有机胶粘剂研究较多的有环氧树脂,胶粘剂分为无机和有机胶粘剂两类.有机硅胶,***酸酯树脂,酚醛树脂等。

11环氧树脂(EP胶粘剂

固化后耐温性差,室温固化耐热环氧树脂胶粘剂大多存在固化时间长.特别是高温耐久性差等缺点,限制了该胶粘剂在很多场所的应用。研制开发耐高温环氧树脂胶粘剂的关键是:1耐高温基体树脂合成或改性,一方面提高环氧树脂的官能度,另一方面在环氧树脂中引入SiB等耐热杂原子,或者同时提高官能度并引入耐热杂原子;2制备具有较高活性的耐热固化剂;3适当地组合耐热填料。

Ma等人通过用纳米二氧化硅和羰羧基液体***橡胶对环氧树脂进行改性制得了一种室温快速固化环氧树脂纳米胶粘剂。

通过纳米资料改性后制得的胶粘剂有着更好的耐热性能。当纳米二氧化硅质量分数为2%时,该胶粘剂有很好的抗剪强度和耐热性能。比起保守的胶粘剂.制得胶粘剂剪切强度达到179MPa,玻璃化转变温度达到2165℃。

将麻竹溶于***与多元醇的混合液中,WuCC等用作为催化剂.溶解后的麻竹溶液会和双酚A反应,加入表***,制得了环氧树脂的共聚物,同时研究了该环氧树脂聚合物的固化性能和热性能。试验结果标明:加入固化剂之后该环氧树脂可在室温下固化,固化反应为放热反应过程。DSC分析标明:对室温固化后的环氧树脂共聚物进行热处置可以增强其交联度。通过热重量分析法得出通过***溶解的麻竹液制得的树脂有着很好的耐热性能。

经室温下固化4天后,瑞士CIBA -GEIGY公司出品的Redux420双组分环氧胶.剪切强度可达33~37MPa;美国Dexter公司出品的EA 93093N/A 双组分环氧胶室温剪切强度可达33~35MPa,剥离强度可达到4~5kN/m;3M公司的ScotchWeld2216B/A 双组分环氧胶室温下1h凝胶,7天固化后,剪切强度可达28~35MPa,***高耐温可达1488℃。

通过测定正电子偶素寿命(o-Pslifetim,RaetzkeK等人研究了利用双***胺改性环氧树脂.得到体系固化度,***终得出了其在室温下的保质期限为2000h

有一系列胶粘剂,汽车领域.由于它逊色的性能,如可室温固化,粘接强度好,耐疲劳性好等优点,已经开始取代相关的焊接技术,OmarMA 等人对当前汽车工业所使用的非载重型环氧树脂胶粘剂进行了一系列的研究,该胶粘剂可临时适用于150℃以下的环境。

12有机硅胶

有机硅胶粘剂分为硅橡胶和硅树脂胶粘剂两种。硅橡胶胶粘剂主要用于胶接耐热橡胶、橡胶与金属粘接以及其他非金属资料的粘结;硅树脂胶粘剂主要用于胶接金属和耐热的非金属资料。

经加入增韧剂或者粘结促进剂进行共混、共聚或接枝改性后,室温硫化(RTV硅橡胶胶粘剂同时又具有耐氧化、耐高温、耐寒、耐臭氧以及优异的绝缘性能.被广泛的应用于宇航等工业领域。有机硅树脂胶粘剂是以聚有机硅氧烷以及其改性体为主要原料的一类耐高温胶粘剂,兼具无机和有机材料的特点,可在很宽的温度范围内坚持理化性能不变,所得胶接件可在-60~1200℃温度范围内临时或短时间使用,具有良好的***强度、耐介质性和耐候性,但是也存在性脆、粘结强度低等缺点,为了获得更好的高温理化性能,通常利用酚醛、环氧、聚酯、聚氨酯等树脂对其进行改性。

并以耐湿热性能较好的***硅树脂改性酚醛树脂作为耐高温胶粘剂的主体资料,吴大青采用粘接强度较高的ZnO催化热固性酚醛树脂.将有机硅树脂与碱洗石棉反应制备出无机/有机杂化结构胶,该胶既具有良好的耐热性能,又具有优异的韧性,130℃固化,室温贮存期达半年以上,从而达到单组分的目的,并提高了胶粘剂的力学性能和耐热性能,其瞬间耐热温度可达900℃,常温剥离强度17kN/m,可用于***弹头、发动机喷嘴等C/C复合资料的自粘或与金属材料的粘接。

韧性和粘结强度有了很大的提高,前苏联研制胜利的BK系列有机硅胶粘剂用***丁酯和石棉改性后.其中BK-15M型胶粘剂在24℃时固化12~24h,***高使用温度350℃;BK-22型胶粘剂在20℃固化72~120h,***高使用温度500℃;BKT-2型胶粘剂在20℃固化72h,***高使用温度400℃。

发现在有机蒙脱土的载入量为10%质量分数)时,WangJC等用蒙脱石改性室温固化硅胶.室温固化硅胶的粘接性能有大幅度的提高,同时拉伸应力和耐热性能也很大的提升。WangFC等将疏水室温固化硅胶用于粘接包覆铝导线的外表,并模拟了高湿度、低温情况下粘接层的性能,粘接层的水接触角始终保持在150度以上,工作温度***低可以达到-10℃。

13有机硅/环氧树脂改性胶粘剂

航空、***等领域的发展对室温固化胶粘剂提出了更为迫切的要求,近年来.由于有机硅树脂和环氧树脂的优缺点互补性较强,有机硅树脂改性环氧树脂既能降低环氧树脂内应力又能增加环氧树脂韧性和耐热性,故目前研究有机硅/环氧树脂胶粘剂已经成为国内外的热点。

发现KH580水解后Si-OH键可以同环氧树脂反应增强其抗剪强度和韧性,WangZC等将一种偶联剂KH580其用于改性环氧树脂胶粘剂.抗剪强度的***佳值达到2478M***lrajS等采用有机硅树脂与环氧树脂制得耐温互穿聚合物网络树脂,化学性能以及耐温性能上都比单一的硅树脂明显提高,这是由于有机硅树脂中过量的极性反应基团与环氧树脂之间形成了很强的互穿聚合物网络。

合成了一种可室温固化、100℃时可以临时使用、可耐150℃高温、固化压力仅为接触压力的胶粘剂。蓝丽红等利用有机硅改性E-44型环氧树脂为主要原料,杨凤等利用有机硅硼改性环氧树脂.配以自制的室温下固化的改性胺类固化剂和活性无机填料及端羟基液体***橡胶(HTBN等制成柔性耐温胶粘剂,该胶粘剂具有良好的弯曲强度和剥离强度,可以在100~150℃的环境下使用。

从而使改性后的环氧树脂体系起始失重温度降低,ChiangChin-Lun等用双酚A和四乙氧基***通过溶液-凝胶过程合成一种有机-无机混合物。溶液-凝胶法能胜利地把硅和磷与环氧交联网络结合在一起.提高其耐温和阻燃性能。

组成为环氧改性有机硅树脂15~40,沈阳黎明航空发动机集团发明了一种环氧改性有机硅树脂胶粘剂.环氧树脂15~35,低分子聚酰胺10~25,填料10~25,胺类固化剂2~8,偶联剂2~8该环氧改性有机硅树脂胶粘剂中的环氧改性有机硅树脂主要采用接枝或嵌段共聚方法获得,兼具有环氧树脂粘接性好、机械强度、抗剪强度高和可加工性好的特点,同时又具有有机硅树脂耐热性高和弹性好的特点。可以在室温下固化,具有在300℃下短期使用、200℃下长期使用的能力。

14***酸酯树脂和酚醛树脂胶粘剂

但由于他特殊的性能和结构,***酸酯(CE树脂和酚醛树脂胶粘剂目前在室温固化方面国内外尚没有研究效果呈现.笔者认为在不久的将来,结合各项新技术和新资料对其进行改性,必可使其能够在室温下固化且保有其原有的性能。

高耐热性、低吸湿率、低介电常数方面优于环氧树脂。一些特殊的应用场所,***酸酯是指含2个或2个以上-O-CN基的二元或多元酚的衍生物。不只具备环氧树脂胶粘剂的各项优点.例如航空夹层结构的粘结、金属粘结、微电子工业、腐蚀环境粘结及航空航天工业,***酸酯树脂的作用几乎是不可代替的

因而对金属具有***的粘结性,***酸酯树脂胶粘剂能与金属表面的羟基等基团形成化学键.由于在固化过程中无有机小分子产生,可在低压和较低温度下固化成型。但由于高纯度的CE树脂的包覆性能较差,制备复合资料预浸料过程中极易析出且价格较高,这些都限制了其应用。很多情况下,***酸酯树脂并不单独作为胶粘剂使用,而是其中加入环氧树脂后应用,其目的于增加胶粘剂的适用性和韧性,降低成型温度和成本。

目前国内外研究较多的有与环氧树脂等热固性树脂共聚,人们***酸酯树脂增韧方面做了许多的工作.与热塑性树脂共混,与橡胶弹性体共混,互穿网络改性以及粒子纤维增韧等方法。

铁氟龙胶带通过NNMR光谱对互穿网络结构进行观察分析发现,Hamerton等对CE和双马来酰***(BMI互穿聚合物网络进行了详尽的研究.烯丙基CE和BMI共聚物表示出很高的Tg,达到350℃。

以亚砜基团为连接基团,Anuradha等合成了一种新的烯丙基CE.对CE与BMI混合体系的固化工艺和热稳定性能进行了研究,CE/BMI25:75表示出***高的热稳定性,热分解温度从419℃提高到441℃。

作为胶粘剂很难使其在室温下固化,酚醛树脂结构特殊.目前人们对其研究较多的不影响其耐热性能的前提下,尽量降低其固化温度。

以提高树脂的耐热性。结果标明,欧阳兆辉等在普通的酚醛树脂中引入钼元素改性酚醛树脂.改性树脂固化温度为160℃左右,热分解温度为5348℃。陶毓博等利用尿素与***等三元共缩聚的方法提高酚醛树脂的固化速度,PUF树脂在低于PF树脂25℃的固化温度下就能够固化完全。相同的固化温度下,树脂的固化速度要快于PF

100℃固化4h于1000℃可短期使用。WangC等人研制出一种经***橡胶改性的酚醛树脂胶粘剂,前苏联研制的用于金属和非金属资料胶接的ФΦK型胶粘剂.用于碳基复合材料的粘接,该胶粘剂在130℃下固化3h,可于400℃~500℃的范围内长时间使用。3M公司生产的AF3一种酚醛-橡胶型胶粘剂,经170~180℃固化后的扯离强度可达310~620kPa;Hexcel公司生产的Redux775由热固性的酚醛树脂和热塑性的乙烯基固化剂组成,经145~156℃固化后的扯离强度可达480~760kPa;Cytec公司生产的FM47一种酚醛-缩醛型胶粘剂,经150~175℃固化后的扯离强度为480~1380kPa

2无机胶粘剂

可在183~290℃范围内使用,无机胶粘剂按按化学组成可分为硅酸盐、磷酸盐、和氧化镁等。无机胶粘剂的主要优点是耐高低温性能好.耐油性较好,可室温固化,其主要缺点是脆性较大,平接时粘接强度较低等。无机胶粘剂具有良好的耐高温性能,但脆性较大,航天航空领域中应用较少,但在高能粒子辐射、高低温交变频繁的环境中不可或缺。随着科学技术的不时发展,无机胶粘剂肯定会蓬勃发展,其与有机胶粘剂的结合是未来研究的重要方向。

加入固化剂和填料等配制而成。硅酸盐类胶粘剂一般以碱金属硅酸盐为基料.

其使用温度范围-70~1200℃,其耐热温度高达1500~1700℃。像硅酸铝-氧化锆胶粘剂具有优异的耐水、耐油、耐热和电气绝缘性能.可用于金属件套接粘接。

其耐水性较好、固化收缩率小、高温强度大,磷酸盐类胶粘剂是由酸式磷酸盐、偏磷酸盐、焦磷酸盐为基料或直接由酸与金属氧化物、卤化物、氢氧化物、碱性盐类、硅酸盐、硼酸盐等的反应产物为基料。与硅酸盐胶粘剂相比.可粘接金属、陶瓷、玻璃等。像氧化铜-磷酸胶粘剂能耐-70~1300℃高、低温,如果加入高熔点的化合物(氧化锆、氧化铝等),可提高到1500℃左右。

可用于钛合金的粘接,Cotron公司生产的ResbondT***07GF为陶瓷基胶粘剂.其使用温度为-185~1290℃,并具有良好的耐高能粒子辐射性能、耐酸性、耐碱性、耐溶剂性、耐腐蚀性溶液和耐火焰性能等优点,特别适用于宇宙空间飞行器部件的粘接。

其耐热温度可达1500℃。俄罗斯科学家研制的多种磷酸盐型无机胶粘剂,美国研制的用于航天飞机隔热瓦粘接的无机胶粘剂.可室温固化,使用温度为900~1800℃;研制的多种铝氯型磷酸盐型无机胶粘剂,可室温固化并可用于金属材料的粘接,使用温度可达400~900℃;研制的多种牌号的无机胶粘剂,可用于钛合金、石墨等材料的粘接,使用温度为1000~1600℃这些胶粘剂也可用于高速飞行的***、火箭、***和飞船上零部件的粘接。

3结束语

胶粘剂的应用肯定会越来越广泛,随着高科技的发展.尤其是一些国防、航空、航天等重要项目上,对其性能的要求也愈加苛刻。尽管室温固化/高温使用胶粘剂新产品、新用途不时被报道,但限于胶粘剂本身固有的缺陷,其性能很难有根本上的突破,室温固化和高温使用难以***的结合,这在很大水平上限制了其在更多领域内的应用,这需要我付出更多的努力去研究。室温固化、高温使用胶粘剂今后的发展趋势将体现在以下几个方面:美纹纸胶带

对室温固化、高温使用胶粘剂继续进行改性和完善,1现有的基础上.提高其综合性能,扩大其应用范围。

制备出高性能和新功能的复合胶粘剂,2结合纳米技术等新型技术.以满足航空、航天、***、电子、汽车和能源等高新技术领域发展的需要。

开发新型的有机耐高温树脂,3将胶粘剂的范围拓展到更多领域.制备出可室温固化、耐高温、力学性能好及高耐久性的胶粘剂。

以探索兼具二者优点的胶粘剂。4更多的尝试无机、有机复合型胶粘剂.

 高温胶带***苏州诚德粘胶带有限公司生产。