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各类填料在胶黏剂中的应用

2019-01-24 浏览次数:0

01
概述

凡是能把同种物质或异种物质通过表面紧密连接起来,可起应力传递作用,且能满足一定物理和化学性能要求的连接介质,可称为胶黏剂。

胶黏剂是六大高分子材料(包括胶粘剂、涂料、塑料、橡胶、纤维、高分子基复合材料)之一,主要由粘结物质、固化剂、增韧剂、稀释剂、填料和改性剂等组成,广泛用于建筑行业,交通运输、设备制造与维修,电子、电器工业,新能源设备制造,航空、航天、军工领域以及医疗行业等。

02
填料在胶黏剂中的功能和要求

胶粘剂填料是一种在胶粘剂组分中不和主体材料起化学反应,但可以改变其性能的材料。
胶黏剂中填料不仅可以降低成本,还可改善胶黏剂的许多性能。

表1 常用填料的种类、用量及作用
种类
用量/%
作用
石英粉、刚玉粉
40~100
提高硬度、降低收缩率和热膨胀系数
各种金属粉体
100~300
提高导热性、导电性和可加工性
二硫化钼、石墨
30~80
提高耐磨性及润滑性
石棉粉、玻璃纤维
20~50
提高抗冲击强度和耐热性
碳酸钙、水泥、陶土、滑石粉等
25~100
降低成本、降低固化收缩率
白炭黑、改性白土
<10
提高触变性、改善胶液流淌性能

1)提高胶黏剂力学性能,起到补强效果。有些聚合物分子间的相互作用力较弱,内聚能低,因此力学性能不高。选择适当颗粒大小的填料,能起到补强效果。填料粒子的活性表面可与若干大分子链相结合形成交联结构。当其中一条分子链受到应力时,可通过交联点将应力分散传递到其他分子上。若其中某一条链发生断裂,其他链可以照样起作用,而不致马上危及整体,故可以大幅度地提高胶黏剂的力学性能。常用的填料,如金属粉末、金属氧化物等均可提高胶黏剂的压缩强度、尺寸稳定性,降低收缩率。但是也会降低胶黏剂的某些性能,如剥离强度等。橡胶中加入炭黑、白炭黑、碳酸钙等可提高拉伸强度、硬度和耐磨性。

2)赋予胶黏剂新的功能。在胶水中加入导电良好的金属粉末如银粉,可配制成导电胶黏剂;金属粉如铜粉、铝粉作填料,改善胶黏剂的导热性;当加入特殊的导电炭黑、碳基铁粉、磁粉作填料,则可制取特殊场合使用的导电或导磁胶黏剂;环氧树脂中加入铬酸锌,提高强度保持率;加入Zr(SO3)2可降低环氧树脂的吸水性,;在填料中加50%的三氧化锑,可增强抗氧化破坏能力。有的填料还可起到改善胶接接头耐湿热老化和耐盐雾的作用。

3)降低胶黏剂热膨胀系数和固化收缩率。胶水在固化过程中伴随着体积减小和密度增加,这种体积收缩是由于化学作用引起的。除固化过程产生的收缩外,由于胶黏剂与被胶物的不同的热膨胀系数,还会产生热收缩。这两种收缩均会在胶层中产生内应力,造成应力集中,以至于引起胶层开裂或接头破坏,直接影响胶接接头的使用寿命。填料可以调节固化过程的收缩率,减少胶黏剂和被胶物之间热膨胀系数的差别,并且阻止裂缝延伸,因此可以显著提高胶接强度尤其是高温下的剪切强度。

4)增加胶液的粘度,改善触变性,改善操作工艺。加入填料可以起到增稠作用,避免胶液因在固化过程中流动而造成缺胶,纤维填料的增稠作用比较显著,另外还可改善胶液的触变性能,以控制胶液的流动性,可以调节固化速度,延长使用寿命,利于操作施工。

胶黏剂中填料的添加应适当合理,否则不仅不会改善胶的性能,还会影响胶的粘结性,起到相反的作用。填料的选择一般有如下几点要求:

①与胶粘剂量中的其它组分不起化学反应。
②易于分散,且与粘料有良好的润滑性。
③不含水分、油脂和有害气体,不易吸湿变化。
④无毒。
⑤具有一定的物理状态,如粉状填料的粒度大小均匀等。
⑥应符合胶粘剂的特殊要求,如导电性、耐热性等。
⑦成本低廉,来源广泛,加工方便。

03
胶黏剂中常用的填料类型


表2 胶黏剂中常用的填料
名称
相对密度
用量/%
备注
氧化铜
3.7~3.9
25~75
环氧胶用
氧化镁
3.40
30~100
环氧胶、橡胶用
氢氧化镁
2.38
750
环氧胶用
三氧化二铁
5.45~5.9
50~100
环氧橡胶、聚氨酯胶用
二氧化钛
——
——
聚氨酯、橡胶、环氧胶用,可提高粘接力
氧化铬
——
——
环氧胶、聚酯胶、橡胶用
氧化锌
——
100
聚酯胶、橡胶用
铜粉
8.29
250
环氧胶用,提高导电性
银粉
——
200~300
环氧胶,改善导电性
碳酸镁
3.8
>50
环氧胶用
碳酸钙
2.70
<100
聚酯胶、环氧胶用
金刚砂
——
——
环氧胶、酚醛胶用
瓷粉
——
——
聚酯胶、环氧胶用,提高粘接力
硅粉
2.32
——
环氧胶用,提高抗压性能
白炭黑
——
20~100
橡胶、环氧胶用
云母粉
2.8~3.1
<100
环氧胶、树脂、酚醛胶用,提高耐热性能
石膏粉
——
10~100
环氧胶用
高岭土
2.58
<50
环氧胶用
石墨
2.25
<50
提高导电性能
石棉粉
2.4~2.59
7250
橡胶、环氧胶用,提到抗冲击、耐热性
滑石粉
——
10~100
环氧胶、橡胶用
水泥
——
——
环氧胶用
铁粉
7.86
<250
环氧胶用

胶黏剂种类繁多,不同用途的胶黏剂所用填料也各不相同,并且填料的种类、用量对胶黏剂的性能也有很大的影响。胶黏剂常用的非金属矿物粉体材料主要有碳酸钙、滑石粉、石墨、石英粉、石棉纤维、云母、钛白粉、氧化铝等。
下面我们从填料在胶粘剂中所起到的不同作用这一角度进行分类:

1、提高其抗冲击性能的填料有:石棉纤维、玻璃纤维、碳酸钙、云母粉、铝粉等;
2、提高其硬度与抗压性能的填料有:金属及其氧化物、石英砂、氧化铬粉、瓷粉、铁粉、水泥、碳化硼等;
3、提高其耐磨性的填料有:石墨粉、滑石粉、碳酸钙、二硫化钼等;
4、提高其耐热性能的填料有:石棉粉、硅胶粉、酚醛树脂、瓷粉、二氧化钛粉等;
5、增加其粘附力的填科有:氧化铝粉、瓷粉、钛白粉等;
6、增加其导热性的填料有:铝粉、铜粉、铁粉、银粉、炭黑、石墨粉等;
7、增加其导电性的填料有:炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管、银粉等;
8、增加其润滑性的填料有:石墨粉、高岭土、滑石粉、二硫化铝粉;
9、增加其导磁性的填料有:磁铁矿粉等磁性物质。 
文章名称:各类填料在胶黏剂中的应用
文章链接:http://www.jiaoshui.net/news/16511.html
文章关键词:各类填料在胶黏剂中的应用 胶粘剂 胶水
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