硅酸盐型无机胶粘剂
2005-08-31 阅读 613
关键字: 胶粘剂
  硅酸盐型无机胶是以硅酸盐为基体,添加金属氧化物(如氧化硅、氧化铝、氧化钛等)配制而成的,可耐1200°C 以上高温。它在胶接碳钢套接时的压剪强度可大于60MPa ;抗拉强度大于30MPa 。
  可用于胶接金属、陶瓷、玻璃、石料等多种材料。它具有良好的耐油、耐有机溶剂、耐碱性,但耐酸性较差。
  硅酸盐型无机胶通常由基体、固化剂、填料、悬浮剂和分散剂等组成。
  基体一般由硅酸盐与有机胺配制成水溶液。可采用的硅酸盐有硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂等,其中以硅酸钠为最常用,胶接强度也最高,但耐水性较差。
  固化剂的种类很多,大致辞包括2—4价的金属氧化物,1—3价的金属磷酸盐或聚磷酸盐,1—2价的金属氟化物或氟硅酸盐等。采用不同的固化剂可获不同性能的胶液,例如采用磷酸盐可提高耐水性;采用聚磷酸硅可使固化均匀;采用氟硅酸盐可促进快速固化等。
  填料是改善性能的重要组份。为增加粘性可加入高岭土、蛇纹石等硅酸盐矿石粉末;为增加内聚强度可加入经煅烧的氧化物及陶瓷纤维、碳纤维、石棉纤维等各种纤维;为进一步提高耐热性可加入高熔点的氧化物或氮化物。表四列举了各种高熔点的氧化物和氮化物的种类及其熔点。
       
    表四 高熔氧化物和氮化物的熔点
名 称 分子式 熔点 (°C)
氧化铝 Al2O3 2050
氧化锂 LiO2 1921
氧化锆 ZrO2 2593
氧化镁 MgO 2800
氧化铪 HfO2 2900
氮化铝 AlN 2500
氮化钍 ThN 2630
氮化钛 TiN 2950
氮化锆 ZrN 2980
氮化硼 BN 3000
  悬浮剂即稳定剂,主要在配制单组分胶液时用于防止分层,常用的有膨润土、胶体氢氧化铝、硅酸酯等。 分散剂是为了使胶液的各组份易于分散,混合均匀,常用的有三磷酸钠、六偏磷酸等。
硅酸盐型无机胶的配比按下式计算:
  K=A/B=2-2.5(g/ml)
  式中 K ——固化剂与硅酸盐溶液之比(g/ml);
  A ——固化剂用量(g);
  B ——硅酸盐用量(ml).
  通常当平面胶接时,K 值取2—2.2 ;当套接或槽接时,K 值取2.2 —2.5 ;当用于填充嵌缝和密封时,K 值取大于2 .2。
  胶接应在清洁、干燥的环境中进行。一般,在平面胶接时配合间隙应控制在0.1 ——0.2mm 左右;在套接或槽接时应控制在0.15 —0.3mm 左右为宜。
  胶接部位的表面必须平整、无锈、无杂质、无油污及灰尘,以保证良好的接触。
  部件在胶接后,应先在室温下放置10—12h 进行预固化,然后在加热情况下逐步升温固化,
一般固化条件为:60°C ,0.5h ;80°C,1.5h;100°C,0.5h;120或 150°C,2h,最后自然冷却至室
温。
  固化温度也应视胶接材料与胶粘剂之间线膨胀系数的差异而确定。例如,铝、锌等金属与硅酸盐之间的线膨胀系数约相差一倍,固化温度应控制在100—120°C ;异种材料胶接时,当线膨胀系数相差3 ×10-1 /°C ,固化温度以100°C 为宜,但固化时间可适当延长。
  表五列举了硅酸盐型无机胶的典型配方及其固化条件。
           表五 硅酸盐型无机胶的典型配方及其固化条件
配 方 固化条件
1 氧化硅 60 室温,24h 预固化

然后从40-400°C缓慢升温30h

也可在200°C 下固化

但耐水性较差

氧化锆 40
硅酸钠(40.Be )适量
2 氧化硅 55
硅酸铝9
氧化铝18
硅酸钠(40.Be )适量
3 玻璃质釉渣粉50
硅酸钠(40.Be )50
4 硅酸钠(29-39.Be )97.85 室温,24h 预固化, 然后从50-140°C升温固化,条件为:50°C ,12h;100°C,6h;120°C,3h;140°C,4h
氧化铝1.35
氧化铁0.47
氧化钙0.16
氧化镁0.13
氧化锌0.04
  硅酸钠是最重要的可溶性硅酸盐,通常称为“水玻璃”,最初是以粘性很小的无色粘稠水溶液供应的,要使被粘物粘接在一起必须加压。水溶性硅酸钠能耐1100°C高温。硅酸钠胶粘剂的主要用途是粘接纸张,制造瓦楞纸板、纸箱、纸盒。也可用于木材粘接和金属片与不同被粘物的粘接;粘接玻璃与玻璃;粘接皮革、织物、石制品等;粘接玻璃纤维件;光学玻璃中的应用;制造不碎玻璃;粘接绝缘材料;用作贮槽、锅炉、烘箱、电炉的耐热胶泥;耐酸水泥;制造铸模、试块和抛光砂轮的粘接剂。水溶性硅酸盐也可与氟硅酸盐或二氧化硅反应制造耐酸胶泥,具有很低的收缩率,热膨胀系数接近钢。