CN102391792A

CN102391792A - 一种有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102391792A
Application number: CN2011102926862A
Authority: CN
Inventors: 蔡伟; 陈向群; 隋解和; 高智勇; 吴迪
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: CN102391792B

Abstract

一种有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂及其制备方法，它涉及一种磷酸盐胶黏剂及其制备方法。本发明要解决现有技术制备的磷酸盐胶黏剂存在剪切强度低的问题。本发明的有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂是由甲组分和乙组分(固化剂)混合制成；甲组分由甲基硅树脂乳液和磷酸二氢铝或磷酸铝铬混合制成，乙组分(固化剂)由氧化铝、氮化铝、氧化锆、氧化钇、氧化镁、氧化锌和氧化铁混合制成；本发明采用乳化后的甲基硅树脂与磷酸盐复合，然后与固化剂混合，形成有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂。本发明主要用于制备有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂。

Description

一种有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种磷酸盐胶黏剂及其制备方法。

背景技术

磷酸盐胶黏剂耐热性能优异，最高使用温度可以达到1500℃，固化温度低，可以室温固化。因此，磷酸盐胶黏剂可用于高速飞行器绝热层，航天飞机耐高温材料，飞机发动机耐高温零件和耐火砖的粘接。磷酸盐胶黏剂适合粘接陶瓷、玻璃，但是粘接金属时强度低，同时磷酸盐胶黏剂脆性大、不耐冲击，限制了磷酸盐胶黏剂的应用。在已公开的专利申请有机硅改性磷酸盐胶黏剂及其制备方法(申请号：200910311141.4)，该专利制备的有机硅改性磷酸盐胶黏剂虽然解决了使用温度低于1000℃的问题(专利制备的有机硅改性磷酸盐胶黏剂工作温度达到1000℃以上)，但是该专利制备的有机硅改性磷酸盐胶黏剂剪切强度低。因此现有技术制备的磷酸盐胶黏剂存在剪切强度低的问题。

发明内容

本发明要解决现有技术制备的磷酸盐胶黏剂存在剪切强度低的问题，而提供一种有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂及其制备方法。

本发明一种有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂是由甲组分和乙组分(固化剂)按质量比为1∶(1～1.5)混合制成；所述的甲组分按质量份数比由1～20份甲基硅树脂乳液和100份磷酸二氢铝或100份磷酸铝铬混合制成，其中所述的甲基硅树脂乳液是由甲基硅树脂、无水乙醇和乳化剂混合制成，所述的无水乙醇与甲基硅树脂的质量比为(1～20)∶1，所述的乳化剂与甲基硅树脂的质量比为1∶1；所述的乙组分(固化剂)按质量份数比由10～40份氧化铝、30～60份氮化铝、5～10份氧化锆、5～10份氧化钇、5～10份氧化镁、5～10份氧化锌和5～10份氧化铁混合制成。

本发明一种有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、制备甲组分：①先将甲基硅树脂和无水乙醇混合均匀制成甲基硅树脂溶液，然后加入乳化剂，均匀混合后得到甲基硅树脂乳液；②按质量份数比将1～20份甲基硅树脂乳液与100份磷酸二氢铝或100份磷酸铝铬混合均匀后即得到甲组分；二、制备乙组分(固化剂)：按质量份数比将10～40份氧化铝、30～60份氮化铝、5～10份氧化锆、5～10份氧化钇、5～10份氧化镁、5～10份氧化锌和5～10份氧化铁依次制备成纳米粉，并混合均匀即得到乙组分(固化剂)；三、混合：将步骤一制备的甲组分和步骤二制备的乙组分(固化剂)按质量比1∶(1～1.5)混合均匀即得到有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂；步骤一①中所述加入的无水乙醇与甲基硅树脂的质量比为1∶1；步骤一①中所述加入的乳化剂与甲基硅树脂的质量比为(0.005～0.05)∶1。

本发明制备的有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂可用于粘接金属、高温合金、碳/碳复合材料、碳/碳化硅复合材料、碳/氮化硅复合材料、陶瓷、玻璃等。粘接高温材料，在80℃固化24小时，室温剪切强度高于8.2MPa，断裂伸长率为6％；在1000℃热处理1小时后，其剪切强度高于4.3MPa。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂是由甲组分和乙组分(固化剂)按质量比为1∶(1～1.5)混合制成；所述的甲组分按质量份数比由1～20份甲基硅树脂乳液和100份磷酸二氢铝或100份磷酸铝铬混合制成，其中所述的甲基硅树脂乳液是由甲基硅树脂、乙醇和乳化剂混合制成，所述的无水乙醇与甲基硅树脂的质量比为1∶1，所述的乳化剂与甲基硅树脂的质量比为(0.005～0.05)∶1；所述的乙组分(固化剂)按质量份数比由10～40份氧化铝、30～60份氮化铝、5～10份氧化锆、5～10份氧化钇、5～10份氧化镁、5～10份氧化锌和5～10份氧化铁混合制成。

甲基硅树脂以Si-O-Si为主链，甲基与硅原子连接，是一种交联型半无机高聚物。由于甲基硅树脂属于半无机高聚物，兼具有机材料和无机材料的特性，容易实现与无机物共混。同时，硅树脂具有良好的耐热性、耐潮湿性、绝缘性、耐化学腐蚀性、抗氧化性和很好的弹性。甲基硅树脂对金属材料粘接性好，并且具有很好的弹性。

本实施方式制备的有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂可用于粘接金属、高温合金、碳/碳复合材料、碳/碳化硅复合材料、碳/氮化硅复合材料、陶瓷、玻璃等。

采用本实施方式制备的有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂粘接高温材料，在80℃固化24小时，室温剪切强度高于8.2MPa，断裂伸长率为6％；在1000℃热处理1小时后，其剪切强度高于4.3MPa。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的乳化剂按质量份数比由10～20份氢氧化钠、10～40份氨水和10～20份乳化剂OP-10混合制成。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：所述的乳化剂按质量份数比由15～20份氢氧化钠、10～20份氨水和10～20份乳化剂OP-10混合制成。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述的乙组分(固化剂)按质量份数比由20～40份氧化铝、30～50份氮化铝、5～10份氧化锆、5～10份氧化钇、5～10份氧化镁、5～10份氧化锌和5～10份氧化铁混合制成。其它与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式一种有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、制备甲组分：①先将甲基硅树脂和无水乙醇混合均匀制成甲基硅树脂溶液，然后加入乳化剂，均匀混合后得到甲基硅树脂乳液；②按质量份数比将1～20份甲基硅树脂乳液与100份磷酸二氢铝或100份磷酸铝铬混合均匀后即得到甲组分；二、制备乙组分(固化剂)：按质量份数比将20～40份氧化铝、30～60份氮化铝、5～10份氧化锆、5～10份氧化钇、5～10份氧化镁、5～10份氧化锌和5～10份氧化铁依次制备成纳米粉，并混合均匀即得到乙组分(固化剂)；三、混合：将步骤一制备的甲组分和步骤二制备的乙组分按质量比1∶(1～1.5)混合均匀即得到有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂；步骤一①中所述加入的无水乙醇与甲基硅树脂的质量比为1∶1；步骤一①中所述加入的乳化剂与甲基硅树脂的质量比为(0.005～0.05)∶1。

采用下述试验验证发明效果：

试验一：一种有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、制备甲组分：①先将甲基硅树脂和无水乙醇混合均匀制成甲基硅树脂溶液，然后加入乳化剂，均匀混合后得到甲基硅树脂乳液；②按质量份数比将20份甲基硅树脂乳液与100份磷酸二氢铝或100份磷酸铝铬混合均匀后即得到甲组分；二、制备乙组分(固化剂)：按质量份数比将30份氧化铝、50份氮化铝、5份氧化锆、5份氧化钇、10份氧化镁、10份氧化锌和7份氧化铁依次制备成纳米粉，并混合均匀即得到乙组分(固化剂)；三、混合：将步骤一制备的甲组分和步骤二制备的乙组分按质量比1∶1.2混合均匀即得到有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂；步骤一①中所述加入的无水乙醇与甲基硅树脂的质量比为1∶1；步骤一①中所述加入的乳化剂与甲基硅树脂的质量比为0.01∶1。

步骤一中所述的乳化剂按重量分数比由15份氢氧化钠、30份氨水和10份乳化剂OP-10混合制成。

检测本试验制备的有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂的粘结性能，检测结果如下：

选取镍基合金、陶瓷、碳/碳复合材料和钛合金检测本试验制备的有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂的粘接性能，采用Instron-5569电子万能试验机，参照GB/T7124-1986标准测试。

采用本试验制备的有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂粘接镍基合金，在80℃固化24小时，在室温剪切强度为8.4MPa，断裂伸长率为6％；在1000℃下剪切强度为4.6MPa。

采用本试验制备的有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂粘接钛合金，在80℃固化24小时，在室温剪切强度为8.5MPa，断裂伸长率为6％；在500℃下剪切强度为4.9MPa。

通过上述检测证明，本试验制备的有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂可以用于粘接金属。

采用本试验制备的有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂粘接陶瓷，在80℃固化24小时，室温剪切强度为8.5MPa，与现有的有机硅改性磷酸盐胶黏剂(申请号：200910311141.4)相比增加5.1MPa，断裂伸长率为6％；在1000℃下剪切强度为5MPa，与现有的有机硅改性磷酸盐胶黏剂(申请号：200910311141.4)相比增加3.5MPa。

采用本试验制备的有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂粘接碳/碳复合材料，在80℃固化24小时，室温剪切强度为8.7MPa，与现有的有机硅改性磷酸盐胶黏剂(申请号：200910311141.4)相比增加4.3MPa，断裂伸长率为6％；在1000℃下剪切强度为4.5MPa，与现有的有机硅改性磷酸盐胶黏剂(申请号：200910311141.4)相比增加3MPa。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五的不同点是：步骤一中所述的乳化剂按质量份数比由10～20份氢氧化钠、10～40份氨水和10～20份乳化剂OP-10混合制成。其它与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五或六的不同点是：步骤一中所述的乳化剂按质量份数比由15～20份氢氧化钠、10～20份氨水和10～20份乳化剂OP-10混合制成。其它与具体实施方式五或六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式五至七之一不同点是：步骤二中所述的乙组分(固化剂)按质量份数比由20～40份氧化铝、30～50份氮化铝、5～10份氧化锆、5～10份氧化钇、5～10份氧化镁、5～10份氧化锌和5～10份氧化铁混合制成。其它与具体实施方式五至七相同。

Claims

1.一种有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂，其特征在于有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂是由甲组分和乙组分按质量比为1∶(1～1.5)混合制成；所述的甲组分按质量份数比由1～20份甲基硅树脂乳液和100份磷酸二氢铝或100份磷酸铝铬混合制成，其中所述的甲基硅树脂乳液是由甲基硅树脂、无水乙醇和乳化剂混合制成，所述的无水乙醇与甲基硅树脂的质量比为1∶1，所述的乳化剂与甲基硅树脂的质量比为(0.005～0.05)∶1；所述的乙组分按质量份数比由10～40份氧化铝、30～60份氮化铝、5～10份氧化锆、5～10份氧化钇、5～10份氧化镁、5～10份氧化锌和5～10份氧化铁混合制成。

2.根据权利要求1所述的一种有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂，其特征在于所述的乳化剂按质量份数比由10～20份氢氧化钠、10～40份氨水和10～20份乳化剂OP-10混合制成。

3.根据权利要求2所述的一种有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂，其特征在于所述的乳化剂按质量份数比由15～20份氢氧化钠、10～20份氨水和10～20份乳化剂OP-10混合制成。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂，其特征在于所述的乙组分按质量份数比由20～40份氧化铝、30～50份氮化铝、5～10份氧化锆、5～10份氧化钇、5～10份氧化镁、5～10份氧化锌和5～10份氧化铁混合制成。

5.如权利要求1所述的一种有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂的制备方法，其特征在于有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂的制备方法是按以下步骤完成的：

一、制备甲组分：①先将甲基硅树脂和无水乙醇混合均匀制成甲基硅树脂溶液，然后加入乳化剂，均匀混合后得到甲基硅树脂乳液；②按质量份数比将1～20份甲基硅树脂乳液与100份磷酸二氢铝或100份磷酸铝铬混合均匀后即得到甲组分；二、制备乙组分：按质量份数比将10～40份氧化铝、30～60份氮化铝、5～10份氧化锆、5～10份氧化钇、5～10份氧化镁、5～10份氧化锌和5～10份氧化铁依次制备成纳米粉，并混合均匀即得到乙组分；三、混合：将步骤一制备的甲组分和步骤二制备的乙组分按质量比1∶(1～1.5)混合均匀即得到有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂；步骤一①中所述加入的无水乙醇与甲基硅树脂的质量比为1∶1；步骤一①中所述加入的乳化剂与甲基硅树脂的质量比为(0.005～0.05)∶1。

6.根据权利要求5所述的一种有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂的制备方法，其特征在于步骤一中所述的乳化剂按质量份数比由10～20份氢氧化钠、10～40份氨水和10～20份乳化剂OP-10混合制成。

7.根据权利要求6所述的一种有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂的制备方法，其特征在于步骤一中所述的乳化剂按质量份数比由15～20份氢氧化钠、10～20份氨水和10～20份乳化剂OP-10混合制成。

8.根据权利要求5、6或7所述的一种有机硅树脂/磷酸盐复合胶黏剂的制备方法，其特征在于步骤二中所述的乙组分按质量份数比由20～40份氧化铝、30～50份氮化铝、5～10份氧化锆、5～10份氧化钇、5～10份氧化镁、5～10份氧化锌和5～10份氧化铁混合制成。