[发明专利]耐高温酚醛特种胶粘剂及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种耐高温酚醛特种胶粘剂，还涉及该耐高温酚醛特种胶粘剂的制备方法，应用于高温环境下不同材料部段间的粘接密封。

背景技术：

耐高温胶粘剂在航天、航空、电子、汽车、机械制造等诸多技术领域中有着非常重要的地位。随着现代科学技术的快速发展，高速高温部段中耐热部件得到了广泛应用，这些耐热部件多采用陶瓷和C/C、C/SiC等耐高温复合材料，传统部件连接工艺已无法满足要求，这就必然导致耐高温胶粘剂和胶接工艺的大量采用。

无机类胶粘剂虽有着较高的耐高温性能（900℃～2500℃）及粘接强度，但存在脆性大、耐环境腐蚀（耐酸碱、耐水、耐介质）性差等缺点，在冲击和振动环境中，在工作温度急剧变化条件下其粘接密封失效的风险也较大,很少用于结构粘接。一般的聚合物胶粘剂虽然有着较好的柔韧性，可以克服无机类胶粘剂脆性大、不耐冲击和振动的缺点，但在高温下容易分解，最高使用温度一般在350℃左右，普遍耐温等级较低。

本发明主要基于提高陶瓷和C/C、C/SiC等耐高温复合材料的高温粘接密封可靠性,并在国内外进行了充分的调研。通过调研得知，目前国外行业对这类耐高温复合材料的粘接密封胶粘剂材料进行了技术保密封锁，极少有相关资料信息报道；而国内对该类胶粘剂的研究开发尚处于起步阶段，目前尚未有能满足应用需求的高性能胶粘剂材料面向市场。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种具有粘接强度高和优异耐水性能的耐高温酚醛特种胶粘剂及其制备方法，具有耐高温及高可靠性等优点，主要用于耐高温及高可靠性要求的航天应用陶瓷和C/C、C/SiC等对耐高温复合材料的粘接密封上。

本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：

一种耐高温酚醛特种胶粘剂，由硅钛改性酚醛树脂、无机复合填料和固化剂组成，所述硅钛改性酚醛树脂、无机复合填料和固化刑的质量分数比为100：（70～90）：（4～10）；上述三组分在配比范围内配制的胶粘剂在室温下固化前具有合适的粘度，施工操作性强，同时保证具有较强的粘接强度。

所述无机复合填料由主填料和辅填料组成。

所述主填料为高补强碳黑、气相法白碳黑或硼粉中的至少一种；上述主填料具有熔点高、在高温下有较高反应活性、可与基体树脂及其它填料发生化学反应的特性。

所述辅填料为钛粉、碳化硼、硅粉、氮化硼或硼化锆中的至少两种；上述辅填料具有耐高温特性，常温及高温下强度高，耐热震性好，化学性能稳定，耐酸碱腐蚀，高温下抗氧化性好，提高高温固化物残留率。

所述主填料的粒径为5?30μm；主填料此粒径范围具有较大比表面积，反应接触面较大，反应活性较高，粘结强度较高。

所述辅填料的粒径为10～100μm；辅填料此粒径范围与主填料粒径范围接近，同时主、辅填料粒径匹配度较好，减小不同粒径间空隙率，提高反应活性。

所述主填料和辅填料的质量配比范围为：45/35～4/3，主、辅填料在此质量配比范围内，不同粒径匹配度高，高温下化学反应粘接强度高，同时保留较高的高温固化物残留率。

所述固化剂为六次甲基四胺，该固化剂可以降低酚醛树脂的挥发份，降低酚醛树脂固化温度，固化度较高，同时提高室温粘接强度。

上面所述的耐高温酚醛特种胶粘剂的制备方法，其具体步骤如下：在室温条件下，将所述硅钛改性酚醛树脂、无机复合填料和固化剂按照100：（70～90）：（4～10）比例进行混合，搅拌均匀，在130℃ ±5℃下保温2小时完成固化，即得到本发明所述的耐高温特种酚醛胶粘剂。

本发明与现有技术相比优点在于：

本发明制备的耐高温酚醛特种胶粘剂，在高温（RT～1200℃）下经长时间加热，仍能保持较高的粘接强度（室温下粘接强度在6.2～13 Mpa之间，高温下粘接强度可达1～9 Mpa）。粘接不锈钢(1Cr18Ni9Ti)基材时，在1000℃条件下，保温5min后在线测试粘接强度不低于1.0 Mpa；粘接SiC基材时，在1200℃条件下，保温30min后在线测试粘接强度不低于7.0 Mpa。

本发明制备的耐高温酚醛搭特种胶粘剂还具有优异的耐水性（室温下粘接强度在6.2～12 Mpa之间，高温下粘接强度可达1～9Mpa）。当本发明进行24小时浸水处理后，粘接不锈钢（1Cr18Ni9Ti）基材时，在1000℃条件下，保温5min后在线测试粘接强度不低于1.0  Mpa；粘接SiC基材时，在1200℃条件下，保温30min后在线测试粘接强度不低于7.0 Mpa。