無機膠粘劑

　　無機膠粘劑有硅酸鹽、磷酸鹽、氧化物、硫酸鹽和硼酸鹽等多種，按固化機理來分，一般可以分為以下四類。

　　（1）空氣干燥型 依賴于溶劑揮發或失去水分而固化，例如水玻璃、粘土等。

　　（2）水固化型 以水為固化劑，加水產生化學反應而固化，例如石膏、水泥等。

　　（3）熱熔型 即無機熱熔膠，先加熱到熔點以上，然后粘接，冷卻固化，如低熔點金屬，低熔點玻璃，玻璃陶瓷、硫黃等。

　　（4）化學反應型 通過加入水以外的固化劑來產生化學反應而固化，如硅酸鹽類、磷酸鹽類、膠體氧化鋁、牙科膠泥等。

　　常見的無機膠粘劑如水泥、石膏、水玻璃、石灰、粘土等已廣泛用于建筑、模型、鑄造、水利、醫療、設備安裝等方面，除此以外，常用的無機膠粘劑還有一些由低分子化合物組成的無機鹽（磷酸鹽和硅酸鹽）型，這些無機膠粘劑更廣泛用于以下幾個方面：

　　（1）用于材料的粘接，特別是高溫環境中材料的粘接，如刀具、高溫爐內部零件及附件、石英器皿、陶瓷耐火材料、絕緣材料、高溫電器元件、石墨材料、燈頭、火箭、導彈、飛機、宇航、原子能反應堆等中的耐熱部件。無機膠粘劑用于金屬材料和無機材料的粘接，可以達到節材、節能、簡化工藝等的目的。

　　（2）密封與充填，如加熱管管頭、電阻線埋設、熱電偶封端、電器元件的絕緣密封、石英爐與反射爐端部密封，高溫爐中管道密封等。

　　（3）浸滲堵漏，如充填受壓鋁合金、銅合金、鑄鐵及其它有色合金鑄件中的微氣孔，提高鑄件質量。

　　（4）涂層，如易燃材質（木、紙、布）的耐熱防火涂層，金屬表面防氧化涂層，遠紅外高溫涂層，熱處理時的保護涂層，高溫成型的脫模涂層以及導電、傳熱或絕緣涂層。

　　（5）制造高溫使用的型材，如耐火纖維層壓板，耐火陶瓷板等。

　　1.磷酸鹽膠粘劑

　　磷酸鹽膠粘劑的粘料有以下幾類：

　　（1）磷酸（H3PO4），密度 1.7～1.9g／cm3；

　　（2）磷酸鹽：通式為M2P2O5·nH2O，式中M代表金屬。不同金屬的磷酸鹽使膠的耐水性和粘合性不同。從耐水性看：Ca，Zn＞Mg＞Al＞Mn，Fe，Cu；從粘合性看：Al＞Mg＞Ca＞Fe＞Zn。M／P的摩爾比為0.25～1固化最好；若小于0.25，固化不充分；大于1，溶液穩定性差，不易得到均勻的固化；

　　（3）改性磷酸鹽 加含鉻磷酸鋁（Al2O3·0.25 Cr2O3·3P2O5·nH2O）、磷酸硼等。

　　磷酸鹽膠粘劑用固化劑一般分為以下幾類：

　　（1）金屬氧化物、氫氧化物或復合氧化物 主要是Mg，Ca，Al，Zn等氧化物，Fe，Ti，Zr的氧化物或氫氧化物，天然的鋁尖晶石、鋅尖晶石和各種氧化物煅燒制得的復合氧化物。

　　（2）金屬鹽、氨鹽 如NH4Cl，ZrOCl2，（NH4）2SO4，ZnSO4，MgCO3等，還有有機酸鹽（如（CH2COO）2Zn）等。

　　（3）硅酸鹽化合物 Ⅱ族金屬硅酸鹽可作單組分常溫固化劑。氟硅化氨，氟硅化鋅等可在200℃以下固化，制得耐水的粘合物。

　　使用不同的粘料和固化劑，并配入其他添加劑，可配制品種繁多的磷酸鹽膠粘劑。

　　在這類膠粘劑中，主要一類是磷酸一氧化銅膠粘劑。組成主要為磷酸、氧化銅和氫氧化鋁等。配制膠粘劑用的氧化銅粉需進行特殊處理，即將氧化銅粉在890～910°灼燒一定時間，研磨成200～300目。氧化銅和磷酸產生較強氫鍵作用的2CuHPO4·3H2O，其晶態為無定形態，磷酸與膠粘劑中未作用的CuO形成牢固的膠接層。

　　2CuO+2H3PO4+H2O→Cu(H2PO4)2+2H2O

　　Cu(H2PO4)2+CuO→CuHPO4+H2O

　　該反應有強吸水性，操作有一定的危險。所以使用Al(OH)3作緩沖劑，預先加入到磷酸中，以延長粘接的固化時間，另一方面可提高粘接力。

　　磷酸溶液制備方法如下：量取100mL磷酸，加入5g氫氧化鋁，于電爐上加熱至210～220℃，攪拌3～5min至氫氧化鋁溶解即可。膠液配制時一般采用CuO粉（g）：磷酸溶液（mL）=4～5∶1。CuO粉用量大，對提高粘接強度有利，但用量過大，則不好調和，固化也快，影響使用。膠液配制方法是，將稱量好的氧化銅粉置于銅板上、用滴管或量杯加入磷酸溶液，用竹片調勻1～2min，至能拉成1cm以上絲條即可使用。

　　接的金屬表面上，等于金屬浸入含有Cu2+的磷酸水溶液中。若金屬的電位序較高，如鐵、鋁等，則在金屬表面發生金屬離子的取代反應

　　3Cu2++2Al=2Al3++3Cu↓

　　3Cu2++2Fe=2Fe3++3Cu↓

　　金屬表面部分溶解，同時金屬銅沉積，使表面能夠密切結合。若表面有這種取代反應，則會使粘結力降低，此時將銅經過灼燒處理，使之生成氧化銅薄層，由于氧化銅的橋梁作用，也可提高膠接強度。對于陶瓷材料，則部分氧化物與磷酸作用，生成相應的酸式磷酸鹽，加之陶瓷的多孔性質，具有較高的粘接強度。

　　磷酸-氧化銅膠固化后的性能為比熱0.58J／（℃·g），密度3.2～3.4g／cm3，熔點950℃，平面剪切強度5.8～14.7MPa，槽接剪切強度44～58.8MPa，扭轉剪切強度39.2～51MPa，耐熱溫度在600℃以上粘接強度保持80％，耐寒溫度-183℃，膠層不溶于水，耐油，不耐酸堿，基本為絕緣體。加入適當陶瓷粉可提高絕緣性，反之，加入一定量銀粉、銅粉或鐵粉可導電，氣密性好，達0.13～1×10-4Pa，耐久性好，室溫下放置數年，膠層外露部分變色，但粘接強度基本不變。

　　磷酸-氧化銅膠粘劑在100℃下固化，調配使用方便，耐熱可達600℃，具有較高的套接粘接和槽接粘接強度，但平面粘接性能較差，性脆、耐酸堿介質性能亦差。這種膠粘劑主要用于金屬、陶瓷、刀具及模具等粘接。

　　磷酸鹽膠粘劑粘接時應注意下述幾點：

　　（1）粘接前應認真清潔被粘物表面，去銹除油、待表面干凈干燥后涂膠。

　　（2）膠吸水性強，必須現調現用，不能放置太久，調膠時應在銅板上進行，便于散熱，配比一般是甲組分4～5g，滴入乙組分1mL。

　　（3）接頭形式應采用軸套或槽榫結構，粘接面要粗糙，如承受扭剪負荷，可加工直槽，如承受拉伸剪切負荷時，則可加工成螺紋溝槽，被粘物為兩平面時，可根據情況加銷釘等。

　　（4）涂膠粘接后，應在40℃下烘2h，然后在100～120℃下烘2h使之固化。也可在60℃溫度下放置數小時使之固化，或在干燥室溫中自然固化幾天后再使用。

　　（5）氧化銅吸濕，用后蓋嚴，干燥貯存，磷酸鋁溶液忌低溫存放，以免結晶。

　　（6）膠粘劑如粘在手上，用水沖洗即凈，用肥皂則反而不易洗掉。

　　（7）膠層固化后正常為黑灰色，略帶光澤，如呈綠色或蘭色，表明膠已變質，強度低劣。

　　（8）如需卸膠，可浸泡在氨水中，即可分離。

　　2.硅酸鹽膠粘劑

　　硅酸鹽型膠粘劑是以硅酸鈉（水玻璃）為主要原料，添加金屬氧化物（例如硅、鋁、鈦、鋅、鎂和鐵的氧化物以及鋁粉、石墨粉和水泥）等配制成的可耐高溫的化學反應型無機膠粘劑。

　　硅酸鹽型膠粘劑有單組分液體、雙組分液體和粉末加水成糊狀多種形態。國產WJZ系列系雙組分膠，甲組分為改性水玻璃，乙組分由二氧化硅和氧化鋁等混合燒結而成。其中WJZ-101是通用性膠粘劑，粘附力強，浸潤性好，其線膨脹系數與鋼鐵相近，因而對鋼鐵和多種金屬材料以至許多非金屬無機材料都有良好的粘接強度，耐熱1350℃，耐油、耐有機溶劑和堿，但不耐酸。WJZ-102膠以鋁粉為填料，成本低，導熱率高，可作金屬的導熱粘接，使用溫度- 60～500℃，耐油、耐有機溶劑、不耐酸堿。

　　硅酸鹽膠粘劑的配方一般是：以硅酸鈉做粘料、以金屬氧化物或氫氧化物做固化劑，以氧化硅或氧化鋁做骨材組成不同類型的硅酸鈉膠粘劑，可在低溫固化或加熱（110～130℃）固化。在低溫固化有較強的耐水性。

標簽：膠粘劑無機