无机胶粘剂特点

无机胶粘剂特点/分类/组成

一、无机胶粘剂的特点与分类

1.特点

一般来说，无机胶粘剂具有以下特点：

1)耐高温，无机胶粘剂本身可承受1000℃左右或更高的温度。

2)抗老化性好。

3)收缩率小。

4)脆性大，其弹性模量比有机胶粘剂高一个数量级，故无机胶粘剂套接强度高，硬度大；而平面对接，搭接、冲击、剥离强度较低。改进的办法有：①使其形成无机大分子，如Si-O-Si，P-O-P键；②在无机胶粘剂中引入有机改性组分。

5)抗水、耐酸碱性差。目前，我国研制成功的陶瓷胶粘剂是具有陶瓷结构的耐热无机胶粘剂，其固化物一般为多晶复合体系。这种胶粘剂的主要特点是耐高温(达1000-3000℃)，同时具有抗氧化、绝缘、耐腐蚀、耐磨损及超硬等特点。

2.分类

无机胶粘剂一般可分为气干型胶粘剂、水固化型胶粘剂、低熔点玻璃、金属焊料、反应型胶粘剂及牙科用水泥六类。

(1)气干型胶粘剂

水玻璃(硅酸钠)等水溶性硅酸盐随着水分的蒸发而固化。这类胶粘剂可用于粘接木材、纸张等多孔性材料，但耐水性较差。

(2)固化型胶粘剂

氧化铝水泥、石膏等因生成水合物而固化，其中氧化铝水泥固化快，高温性能和耐腐蚀性能优异，在高温下发生烧结反应而形成粘接，可用在铸造模具上；镁水泥是因水合反应而快速固化的高强度水泥，在200℃下失去结晶水。

MgCl2+3MgO+11 H2O→MgCl2.3Mg(OH)2.3H2O(8-1)

260℃时强度降至50%，耐酸性和耐水性较差。

(3)低熔点玻璃

玻璃焊料广泛用于真空技术中玻璃、陶瓷、金属的密封。在以PbO-B2O3为基体的玻璃中，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等粉末可制成糊状，也有不用PbO而以ZnO 为主要成分的无铅低熔点玻璃。这些玻璃的软化温度为300-600℃，焊接温度为400-600℃，其耐热温度低于软化温度。焊接后进一步加热时，在玻璃中可析出0.02-20μm微晶，可粘接耐高温的结晶型玻璃，用在彩电显象管上。

(4)金属焊料

450℃以下低熔点焊料的代表是焊锡(Ph-Sn)，而银焊料(Ag-Cu-Zn-Cd-Sn)可用于450℃以上的场合。目前，正在开发能粘接玻璃或陶瓷的Pb-Sn-Zn-Sb系列的焊药。

(5)反应型胶粘剂

硅酸盐系列、磷酸盐系列、胶态硅石系列都属于反应型胶粘剂。这些胶粘剂在固化剂作用下或在加热时发生反应而固化。粘接强度、耐热性、耐水性好，操作简便。通常由粘接剂、固化剂、骨材，必要的固化促进剂，分散剂和颜料等配制而成。作为粘合剂的是硅酸盐、磷酸盐、胶态硅石、烷基硅酸盐等。固化剂有金属、金属氧化物、金属氢氧化物、硅氟化物、磷酸盐、硼酸盐等。骨材有氧化铝、硅石、氧化锆、氧化镁等高温性良好的氧化物、碳化物、氮化物。反应型胶粘剂有三种类型：①单一型，即一种液体；②混合型，即使用前将两种液体混合；③固体粉末，使用时加水调成糊状。

(6)牙科用水泥

很久以来，人们就使用的有代表性的牙科用水泥是磷酸锌水泥。ZnO-MgO体系烧结粉末(通常10μm以下)与磷酸混合几分钟即可固化，其粘接主要不是依靠化学结合力，而是物理结合力，即机械嵌合力。

牙科用硅酸盐水泥，是硅酸铝玻璃粉末和含铝、锌离子的磷酸混合，数分钟即可固化。H离子使玻璃往硅酸胶体中分散，使从玻璃溶出的Al3+、Ca2+与磷酸反应而固化。它是一种磷酸盐胶粘剂和玻璃粉末组成的复合体。

二、反应型胶粘剂的组成

反应型胶粘剂的特点是耐热性、耐水性、耐久性好，易操作。主要有两大系列的胶粘剂：1)硅酸盐系胶粘剂。其一般式为M2O·nSiO2(M：Li、Na、K)，M，n是变量。这类胶粘剂便宜，可大量使用。固化剂是金属氧化物，金属氢氧化物，硅化物，硅氧化物磷酸盐和硼酸盐。

2)磷酸盐系胶粘剂。其一般式为XM2O·YP2O5M，为一价或二价的金属，x，Y为变数。固化剂是金属氧化物，金属氢氧化物，硅酸盐和硼酸盐。

表1和表2列出了硅酸盐和磷酸盐胶粘剂、固化剂。

反应型胶粘剂的骨材与胶粘剂、固化剂一起构成重要成分。添加骨材的目的是：①提高固化物的凝集力，降低固化时的收缩率，增加粘接强度；②添加耐热高强度的骨材可提高耐热粘接强度；③使被粘接物和胶粘剂的热膨胀系数一致，从而提高耐热粘接强度；④提高耐水性和耐酸性。在高温下，稳定的骨材有硅石、氧化铝、氧化锆、锆石、碳化钛和氮化硼等。表1

硅酸盐及其固化剂硅酸盐粘接性Na>K>Li

耐水性Li>K>Na 硅酸盐固化剂

硅酸锂Li2O.nSiO2 金属粉末Zn

金属氧化物ZnO，MgO，CaO，SrO，Al2O3

金属氢氧化物Zn(OH)2，Mg(OH)2，Ca(OH)2，Al(OH)3

硅酸钠Na2O.nSiO2 硅氟化物Na2SiF6，K2SiF6

硅化物Ca0.SiO3，FeSi，Al2O3.SiO2

磷酸盐AlPO4，Al(H2PO4)3，Mg(H2PO4)2，Al(PO3)2，ZnO·P2O6

硅酸钾K2O nSiO2 无机酸H3PO4，H3BO3

硼酸盐KBO2，CaB4O7

硅酸季胺盐(H4N)2O·nSiO2 有机化合物OHC.CHO

表2

磷酸盐及其固化剂粘接性

磷酸盐耐水性强度M=Al>Mg>Ca>Cu>Zn

M=Ca=Zn>Mg>Al

M=Al>Mg>Ca 磷酸盐固化剂

正磷酸盐MH2PO7

M2HPO4

M3PO4 金属氧化物

金属氢氧化物MgO，CaO，ZnO，Al2O3，Fe2O3，TiO2，ZrO2

Mg(OH)2，Ca(OH)2，Zn(OH)2，Al(OH)3

焦磷酸盐M2H2P2O7

M4 P2O7 硅酸盐MgO，SiO2

三亚磷酸盐(MPO3)3 硼酸盐B3O3，Al2O3，B2O3