耐高温有机胶粘剂的研究进展

耐高温有机胶粘剂的研究进展

摘要：对当前国内外耐高温胶粘剂进行了综述。介绍了环氧树脂、酚醛树脂、有机硅、聚耽亚胺、聚苯并咪吐和聚苯基喳嗯琳等耐高温胶拈剂的物理化学性能，以及提高耐高温胶粘剂耐高温性能的一些技术途径和改性方法，并对耐高温胶粘剂的发展趋势进行了展望。
关键词：耐高温 环氧树脂 酚醛树脂 有机硅 聚统亚胺 聚苯并咪吐 聚苯基啥嗯琳
.前言
随着科学技术的进步，尤其是近年来在航空、航天、电子、汽车和机械制造工业等技术领域对合成胶粘剂的耐高温性能提出了更高的要求。例如导弹或 宇宙飞船在重返大气层时，要经受高温气流冲刷，表面温度可达2300～2600℃，需要耐热胶粘剂用于陶瓷隔热瓦的粘合;飞机和火箭的头部及翼部的前端在飞行中和空气剧烈摩擦，其表面温度也很高，接近壳体表面的部分就需要使用耐高温结构胶粘剂; 各种机动车辆的离合器摩擦片、制动带的粘接则需要可在250～350℃内使用的结构胶;法国幻影式 2000战斗机的发动机中的印刷电路控制板要求胶粘剂使用温度达260℃。另外，耐高温胶粘剂也是制备某些航天器的零部件，以及汽车、坦克、装甲车的密封圈和耐磨件必要的原材料之一。
一般的聚合物胶粘剂最高使用温度仅350℃， 温度再高只能短期或瞬间使用。而无机胶粘剂耐热温度虽然很高，但粘接强度差，脆性大，无法用于结构粘接。各种胶粘剂长期使用温度如下：
1000℃无机/有机杂化胶粘剂(瞬间耐高 温)；
800℃无机胶粘剂；
400℃酚醛树脂改性有机硅聚合物；
350℃聚苯并咪哩、聚酞亚胺；
300℃有机硅聚合物、双马来酞亚胺；
200℃环氧树脂、缩醛或橡胶改性酚醛树脂。
其中有机硅聚合物、酚醛树脂、聚苯并咪哇和聚酞亚胺作为耐热性能优异的高分子材料，广泛用于耐热材料的粘接。有机硅聚合物由于固化温度较低，并具有良好的韧性，主要用作密封胶粘剂;聚酞亚胺由于耐热老化性能优异，粘接强度较高，主要用于航空、航天领域的耐高温结构粘接;酚醛树脂由于含有大量苯环，高温下可以炭化形成石墨化层和炭化层，因此瞬间耐热性能优异，在航空、航天瞬间耐热胶粘剂领域得到广泛应用;而聚苯并咪哩虽然耐热性能优异，但制备工艺复杂、成本过高、粘接强度过低，工艺性能差，在胶粘剂领域已不再使用。
2.耐高温有机胶粘剂研究进展
有机耐高温胶粘剂种类较多。目前研究较多、应用较广的主要有环氧树脂类、酚醛树脂类、有机硅类、聚酞亚胺类和聚苯基哇嗯琳类等。
2.1环氧树脂类胶粘剂
1)环氧树脂(EP)的选择
高性能、耐热型的环氧树脂品种主要是那些具有耐热性骨架或可提高交联密度的多官能度环氧树脂。EP在高温下的性能主要取决于胶料的热变形温度和热氧化稳定性。EP本身官能团越多，固化后 交联密度越大，热变形温度越高，耐热性越好，因而选择多官能团EP是配制耐热环氧树脂胶粘剂的途径之一。例如，蔡型环氧、苯三酚型环氧、酚醛型环氧、间苯二酚型环氧、二苯胺型环氧、二苯甲酮型环氧等均属于多官能团环氧树脂。
2)固化剂的选择
固化剂种类是影响其耐热性的另一个重要因素。一般来说，它们或具有稳定的化学结构或具有多官能度，与EP反应可增加环氧树脂交联度和热稳定性，从而提高其耐热性。具体可分2类，一类是芳香族胺、芳香族多胺、改性胺等;另一类是多官能度芳香族酸配，如均苯四甲酸配等。但它们通常要求较高的固化温度，因而常加人多元酚活性环氧树脂或适当的固化催化剂，如叔胺、三氟化硼或其他路易士酸等，降低固化温度。
EP的固化反应主要发生在环氧基上。由于诱导效应，环氧基上的氧原子存在着较多的负电荷，其末端的碳原子上则留有较多的正电荷，因而亲电试剂(酸醉)、亲核试剂(伯、仲胺)都以加成反应使之开环聚合。EP另一类固化反应是催化聚合反应，分阴、阳离子型聚合2种。