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胶粘剂在军事上的应用


目前耐200℃以上的有机胶粘剂主要有环氧胶粘剂、改性酚醛胶粘剂、有机硅胶粘剂、聚酰亚胺胶粘剂和含氮杂环胶粘剂等。

3.1耐高温环氧胶粘剂

环氧树脂具有粘接性好。内聚强度高,低收缩性,蠕变小,与其他材料的相容性好等特点。但因环氧树脂固化物较脆,耐高温性能较差,因而人们对其进行了改性,通过引入新的基因来提高环氧的耐热性。这类胶粘剂主要有环氧-酚醛胶粘荆、环氧一丁腈胶粘剂和有机硅改性环氧树脂胶粘剂等。

(1)环氧-酚醛胶粘剂

环氧树脂和酚醛树脂嵌段共聚产物为环氧-酚醛胶粘剂。该种胶粘剂即保持了环氧树脂良好的粘接性,又具备了酚醛树脂的耐热性能。以环氧树脂为基体树脂的这类耐热胶粘剂一般可在260℃长期使用,最高使用温度达315℃,其耐热性仅次于杂环聚合物胶粘剂。环氧一酚醛胶牯荆具有较高的耐热性的同时,还具有高温蠕变小,热扭变温度高,热老化性能良好等特点。

(2)环氧-丁腈胶粘剂

由于环氧树脂胶粘剂固化后脆性较大,不适合作耐高温胶粘剂,因而在提高其耐热性能的同时,必须改进脆性。人们通常利用加入增韧剂来改进环氧树脂胶枯剂的脆性,常用的增韧剂主要有丁腈橡胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶等橡胶和聚乙烯醇缩醛、聚砜等热塑性树脂,例如,用液体丁腈橡胶增韧环氧树脂不仅可改性其韧性,而且还可提高胶粘剂的耐热性。

(3)有机硅改性环氧树脂

有机硅树脂的si-O键具有很高的键能及聚合物的高度弯曲性,所以有机硅具有优异的耐高温性。人们利用有机硅改性环氧树脂,既可保持有机硅的耐高温性,又保持着环氧树脂良好的粘附性,可起到取长补短的作用。

除上述几种改性环氧类型之外,也有人用双马来酰亚胺、聚酰亚胺改性环氧树脂。还有通过合成新型固化剂来提高树脂耐热性的。如张多太研制的F系列环氧树脂固化剂,可使通过环氧树脂耐300~400℃高温,并具有突出的耐烧蚀性能高阻燃性等。近期也有人在研究纳米材料在树脂中的应用,巳取得良好的效果,例如,Bauer等使用溶胶凝胶法制备的环氧/Si02互穿网络聚合物网络胶粘剂.具有良好的热稳定性。

(4)酚醛树脂胶粘剂

酚醛树脂是开发最早的一类耐高温胶粘剂,具有良好的粘接性能,耐蠕变、耐溶剂、耐水等,但耐热性不太高,且脆性大,剥离强度低,不适于作结构胶粘剂使用。近期所使用的耐热酚醛树脂胶粘剂大多为改性酚醛体系。其改性主要集中在提高耐热性和增韧性方面。改性后的酚醛树脂既有酚醛树脂的耐热性.又有橡胶和树脂的韧性,因为改性剂为橡胶和树脂。

我国改性酚醛树脂的研究已取得了许多成果,已研制出性能良好的有机硅改性酚醛-丁腈胶粘剂、钼酚醛胶粘剂、硼酚醛胶粘剂等,满足了航空和航天制造业的某些需求。

3.2有机硅耐高温胶粘剂

纯有机硅树脂胶粘剂可在-60℃~400℃长期使用,短其可耐450℃~500℃。有机硅树脂胶粘剂具有耐水、耐介质和耐候性好等特点.但其脆性、结合强度不高影响了其应用。

为克服有机硅树脂缺点,人们对其进行改性。

据介绍,用环氧改性后的聚有机硅氧烷兼具环氧树脂与有机硅树脂二者的优点,粘接性能、耐介质、耐水及耐大气老化性能良好。通过改性降低了固化温度,但改性后耐热性有所降低,一般可在-60℃~200℃长期使用。最近报道的用聚酰胺或顺丁烯二酸酐为固化剂的环氧改性有机硅树脂也有很高的胶接强度,它们胶接铝的剪切和拉伸强度在200℃老化40 h分别为8.14 MPa和10.3 MPa,试验发现随着环氧树脂含量增加,剪切强度也提高,但耐热性却下降。

酚醛改性有机硅胶粘剂固化温度比纯硅树脂胶粘剂低,一般在200℃经3 h即固化完全。同时室温强度可提高3.92~4.90 MPa,能在350℃长期使用。国产J-09耐高温胶粘剂是以有机硼硅聚合物及酚醛树脂为主体的新型胶粘剂,它是一种瞬间高温胶粘剂,用于导弹、火箭的雷达罩与主体的胶接、高温密封以及不锈钢、铝合金及层压塑料的胶接,特别是两种热膨胀系数相差较大的材料的胶接,可在一60℃—50℃使用,其瞬间在520℃对铜的胶接强度仍达4.90MPa。

研究表明,改性有机硅耐热胶粘剂与纯有机硅耐热胶粘剂相比,综合性能有明显改善,但耐热性及热老化性能有所下降。此类胶粘剂主要用于高温非结构中金属与非金属材料的粘合。

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