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1、2019/4/19,1,4.4 无机胶粘剂,一、无机胶粘剂及其分类 无机胶粘剂具有不燃烧、耐高温、耐久性好的特点，而且原料资源丰富、不污染环境、施工方便。 耐热的有机胶粘剂芳杂环树脂胶粘剂只能在200400使用。无机胶粘剂耐热性能优，有耐温800以上，乃至3000的产品。 无机胶粘剂按化学组成分有硅酸盐、磷酸盐、氧化物、硫酸盐、硼酸盐等多种。,2019/4/19,2,按固化的机理可分为四类 热熔型、空气干燥型、水硬型和化学反应型。 1、热熔型 低熔点金属（焊锡、银焊料），玻璃，玻璃陶瓷，硫磺等。 在粘接时，将胶粘剂加热到熔点以上使之熔融。湿润被粘材质，冷却后固化形成粘接。其中玻璃粘结剂和玻璃陶
2、瓷粘结剂已广泛应用于金属、玻璃及陶瓷的粘接及真空密封，如电子管及显像管管体密封等。 玻璃粘结剂是以PbO-B2O3为主体，并加入Al2O3、ZnO、SiO2等制得的低熔点玻璃粉末。一般加入水、醇等以糊状物供应，也可以熔制成棒、片、粒状等。一般软化温度300500，胶接温度350600。,2019/4/19,3,玻璃陶瓷胶粘剂又称微晶玻璃或结晶玻璃。它是将低熔点玻璃料加以适当的热处理，有时还在处理前加入贵金属、TiO2等晶核剂，通过处理使之具有微细晶粒的陶瓷状结构，而用于粘接。与玻璃胶粘剂相比，玻璃陶瓷胶粘剂室温胶接强度大，并能在更高的温度下使用。 2、空气干燥型 可溶性硅酸盐。 在胶接中失去水
3、分或其他溶剂而固化。其中水溶性良好的碱金属硅酸盐水玻璃，广泛用于纸品粘接以及包装材料、建材、铸造等方面。,2019/4/19,4,3、水硬型 石膏、硅酸盐水泥、矿渣水泥、铝酸盐水泥等各种水泥。 水泥和水发生反应而固化。这类无机胶凝材料已自成专门学科。 4、化学反应型 硅酸盐类、磷酸盐类、胶体二氧化硅、胶体氧化铝、硅酸烷酯、齿科胶泥碱性盐类、密陀僧胶泥等。 由粘料和水之外的物质发生化学反应而固化，不需通过高温加热熔融，在室温至300形成粘接。其特点是胶接强度高，操作性能良好，能承受800以上的高温条件。,2019/4/19,5,二、硅酸盐类胶粘剂,硅酸盐类胶粘剂一般以碱金属硅酸盐(M2OnSiO
4、2)为粘料，加入固化剂和填料等组成。粘料除Na、K、Li的盐类外，还可以采用季铵、叔胺以及胍等硅酸盐。 碱金属硅酸盐易溶于水，加热时失水并发生硅烷醇基间的缩合，形成耐热性强、键能大的硅氧键，形成以SiO4四面体为基本结构的大分子，并把碱金属离子封闭在结构中因而具有耐水性。碱金属硅酸盐与作为固化剂的金属氧化物MgO、ZnO、氢氧化铝等反应时，SiO4四面体以金属离子为桥梁形成高度交联的固化体，从而使其机械强度和耐水性等大大提高。,2019/4/19,6,粘接性能一般为钠盐钾盐锂盐。耐水性则为锂盐钾盐钠盐。这些性能也和SiO2/M2O的模数n有关。硅酸钠胶接强度当n为2.53.2时最高，耐水性能则
5、以n为45.5时最好。 硅酸盐胶粘剂的的填料选用本身机械强度高、耐水及耐热性能好、并能降低胶粘剂固化时的收缩率的材料，如氧化硅、氧化铝、莫来石以及碳化硅、氮化硼、云母的粉状、鳞片状物质。,2019/4/19,7,为避免固化中水分急剧蒸发或沸腾而产生大量气孔而破坏粘接界面层，导致粘接失败，可采取缓慢升温固化方法，即粘接后于室温放置12小时。这个程序可根据被粘材料的致密程度、形状、粘接面积大小等具体情况适当调整。以促使交联成坚固的体型大分子。 胶层无毒、不燃，耐有机溶剂、耐油、耐水并耐氢氟酸以外的各种强酸的腐蚀，在各种浓度的盐酸、硝酸及硫酸中浸泡3个月以上不发生崩解或溶蚀。但耐碱性较差，在10%及
6、40%NaOH溶液中浸泡3个月后有溶蚀现象，溶蚀随碱液浓度加大而加深。,2019/4/19,8,硅酸盐无机胶粘剂的固化 固化是一个物理化学过程，随着体系中水分的不断减少，从溶液中逐渐析出SiO2胶体，新生态的SiO2具有极大的活性，沿着被粘基材的表面向胶层内部扩散，到达被粘基材表面的活性点位置时，通过化学键的形式形成粘接接头。 按照该机理，被粘基材表面的活性点越多，则胶粘剂与基材表面形成的极性键的机会就越多，粘接强度就越大。这是被粘基材表面适当粗糙化处理后可提高粘接强度的原因所在。,2019/4/19,9,硅酸盐胶粘剂制备 如将氧化硅（320目石英粉，先在700800脱水1小时）60份与40份
7、氧化锆（320目）混匀，再和40Be的中性水玻璃调和成胶粘剂。自然干燥24小时后，缓慢升温至400固化。固化物耐水性能良好。粘接陶瓷的拉伸强度为2030公斤/厘米2，也可用于金属的轴套式粘接。 用途 硅酸盐胶粘剂耐高温性、耐老化性好，原料来源丰富。 金属、玻璃、陶瓷、氧化铝、石料等同种或异种材质间的粘接； 高温工作条件下的设备、如电热设备、炼油设备、发动机以及航空、航天设备等的粘接； 紧固和常温用的金属、陶瓷、玻璃的粘接； 耐热、防火、耐磨、防腐蚀的胶粘剂 涂料以及堵补铸件、烧结合金渗漏的浸渗剂； 在模具铸造、固沙固灰中的应用。,2019/4/19,10,三、磷酸盐类胶粘剂,磷酸盐类胶粘剂的通
8、式为MOnP2O5。当M为离子半径小的金属（如铝）时粘接性能好。 磷酸盐类胶粘剂由酸式磷酸盐、偏磷酸盐、焦磷酸盐或直接磷酸与金属氧化物、卤化物、氢氧化物、碱性盐类、硅酸盐、硼酸盐等的反应产物为基料组成。 磷酸盐胶粘剂主要有硅酸盐-磷酸、酸式磷酸盐、氧化物-磷酸盐等种类， (1)硅酸盐磷酸胶粘剂 如氧化铝、石灰、适当玻璃粉末与磷酸混磨制得的齿科胶泥，由于二氧化硅凝胶的形成而固化，用作齿科填充料。,2019/4/19,11,(2)酸式磷酸盐胶粘剂 除了金属的酸式磷酸盐外，有机衍生物如肼(联胺)、胲(羟胺NH2OH的氢被烃基取代后生成的衍生物的总称)、苯胺、甲胺或乙胺的酸式磷酸盐也可用作粘料。酸式磷
9、酸盐具有由氢键缔合的网状结构，而在高温下脱水缩聚成高分子或正磷酸盐，在1100以上的温度下以正磷酸盐形式存在。 (3)氧化物-磷酸胶粘剂 一些弱碱性的氧化物和磷酸反应缓慢，可在粘接现场临时配置使用。生成氢氧化物中和的磷酸拌合而成的磷酸锌齿科胶及类似的磷酸铜齿科胶属于这一类。 与硅酸盐胶粘剂相比，一般耐水性更好、固化收缩率小、高温强度较大以及可在较低温度固化的优点。磷酸盐胶粘剂可粘接金属、陶瓷、玻璃等。,2019/4/19,12,四、氧化铜无机胶粘剂,氧化铜无机胶粘剂通称无机胶粘剂。胶粘剂熔点935，其固化产物主要为碱性的结晶物质。这种胶粘剂轴套胶接强度高，对接或搭接粘接金属时抗冲击及耐温性能差
10、。 氧化铜无机胶粘剂由浓缩磷酸、氧化铝及氧化铜粉组成。通常取固体甲组分45克和液体乙组分1毫克，放置于易散热的铜版上拌和成能拉丝的胶浆用于粘接。 粘接过程的主要反应为： 2H3PO43CuO Cu3(PO4)2 3H2O,2019/4/19,13,胶粘剂固化物的主要成分为Cu3(PO4)2 3H2O及未反应的CuO结晶。胶浆中有少量的酸式磷酸铝，在加热下缩聚成为AlPO4。 Cu3(PO4)2 3H2O为翠蓝色斜方晶体，不溶于水，形成连续相；CuO则为黑色单斜晶体，为分立相，依靠化学键等与Cu3(PO4)2 3H2O集结成为内聚强度很高的固化物，没有明显的体积收缩。在粘接金属、陶瓷时，界面由于
11、吸附力以及金属、陶瓷组成物与胶粘剂反应的化学键等形成粘接。,2019/4/19,14,粘接要点 (1) 粘接前应认真清洗被粘物表面。去锈除油，待表面干净干燥后涂胶。 (2) 应在铜板上调胶。以免反应热积聚，导致适用期缩短，甚至引起胶粘剂固结、无法使用。 (3) 接头形式应采取轴套或槽榫结构。粘接面要粗化加工。 如承受扭剪负荷，可加工出直槽或滚直花； 如承受拉伸、剪切负荷时则可加工出螺纹沟槽； 如被粘物为两平面时，可根据情况加粘销钉或铣槽粘入镶块等等。 轴套配合间隙宜为单边0.10.2毫米。槽榫配合间隙0.10.15毫米。,2019/4/19,15,涂胶粘接后，应在40烘2小时，再在100120
12、烘2小时使之固化。也可在60下放置数小时使之固化。或将胶接件放在干燥处室温自然固化，几天后可使用。 (5) 粘接中如胶粘剂粘在手上，用水冲洗即净，用肥皂而不易洗掉。,2019/4/19,16,贮存 胶粘剂宜在室温中密封保存。 如果甲组分吸潮，于100以上烘干即可。乙组分一般不凝析出结晶，但具有过冷溶液的不稳定的特性。有时因低温久置或动荡等原因可能凝析出结晶，此时可置70温度下，待完全溶化，冷后使用。如果溶化困难，可加入少量水，加热至结晶物与包装瓶壁分离后，转置于烧杯中于电炉上加热到220，冷后装瓶待用。,2019/4/19,17,用途 广泛地应用于工具和机械设备制造及维修、兵器生产、仪表元件、
13、钻探等各种金属粘接中，起到减少工序、节约工时和材料、挽救废品、提高性能和效率的作用、增产节约效果。,2019/4/19,18,如： 车刀、铰刀、铣刀的粘接； 钻头的接杆和定位粘接精密量具等； 阀门制造、纺织机械制造等凡属轴孔联接部位的粘接； 超长设备的分级加工粘接制造； 强受力件大型设备如轧辊的断裂修复； 柴油机曲轴等各种轴类断裂的粘接修复； 高温下工作的设备如气缸、汽车燃烧室等的裂纹、缺陷的修复； 各种壳体、缸盖漏水漏油的粘接修复； 铸件砂眼、气孔的粘堵等。,2019/4/19,19,五、砂浆,砂浆? 砂浆是建筑墙体胶粘剂，因而又称墙体胶泥，也可以用于墙体抹灰，使墙体外表产生拉毛或平坦的艺术
14、效果。 1883年出版的建筑百科词典 建筑工程的万能胶粘剂,2019/4/19,20,砂浆的发展 公元前2800年，砂浆被应用于建造塞夫伦(Chefren)和塞俄谱斯(Cheops)金字塔。 公元前3000年，在北非、南亚、中国，稍后在南美和中美洲将石灰砂浆用于土木工程。 公元前700800年，开始建造中国长城，其粘土砖砌筑材料就是用的石灰砂浆。 公元前450年的雅典城墙。,2019/4/19,21,罗马砂浆 “罗马砂浆”也称为“罗马混凝土”。 罗马砂浆是砂浆发展过程中的重大技术成就，很多文献的作者将罗马混凝土(砂浆)作为“在建筑历史上有重大意义的发明和对廉价建筑的天才贡献”。 罗马砂浆的发明
15、使古代建筑进行了一次建筑技术革命，由于有了罗马砂浆，各种不同的建筑艺术风格才有可能得到发展。,2019/4/19,22,近代砂浆的种类 按材料来划分： 1、石灰砂浆；2、粗砾石砂浆；3、石膏砂浆： 4、火山灰砂浆；5、水泥砂浆；6、硬石灰砂浆； 7、耐火土砂浆。 按用途划分： 1、气硬性砂浆；2、水硬性砂浆 3、打井胶粘剂。 按性能划分： 1、富石灰砂浆；2、稀薄砂浆；3、低级砂浆； 4、贫瘠砂浆；5、缓慢硬化砂浆；6、快速硬化砂浆。,2019/4/19,23,砂浆生产 在建筑工地上用手工配料和自由落体式搅拌机搅拌砂浆，砂子质量很难得到保证，砂浆材料组分很难一致，搅拌很难充分。 将搅拌过程由建筑工地转移到砂浆工厂的技术。,2019/4/19,24,2019/4/19,25,彩色外墙抹灰 采用预拌干砂浆，即采用适宜的胶粘剂、骨料和各种颜色的颜料配制而成。根据建筑师的要求，还可以在其中加入一些矿石，如钙质晶石、云母等，以达到特别的视觉效果。 砂子的粒径由不同的抹灰方法确定，刮板法、喷射法、水刷法所用砂子粒径是不同的。此外，还可掺入憎水剂以稳定彩色抹灰干砂浆。,2019/4/19,26,砂浆的施工工艺,
