本发明专利技术属于无机粘结剂领域，尤其涉及一种磷酸盐无机粘结剂及其应用和用于其的铜复合材料。所述磷酸盐无机粘结剂包括A组分和B组分；所述A组分包括：铜复合材料；所述B组分为磷酸铝溶液。所述铜复合材料以含碳材料为模板，在含碳材料的上进行铜和铜化合物的制备，得到铜复合材料。本发明专利技术技术方案能够提高磷酸盐粘结剂的固化剪切强度，使其具备一定的弹韧性；一定程度上提高磷酸盐粘结剂的连接强度；提高磷酸盐粘结剂的耐温性能。磷酸盐粘结剂的耐温性能。磷酸盐粘结剂的耐温性能。
【技术实现步骤摘要】
一种磷酸盐无机粘结剂及其应用和用于其的铜复合材料
[0001]本专利技术属于无机粘结剂领域，尤其涉及一种磷酸盐无机粘结剂及其应用和用于其的铜复合材料。
技术介绍
[0002]粘结剂是用来使同质或异质物体表面实现连接的化学试剂，通常分为有机粘结剂和无机粘结剂。有机胶黏剂相较于无机胶黏剂而言，具有快速固化、自干性良好且化学性质较为稳定等特点，但其通常存在具有制备和使用污染性，耐热性、粘结强度相对较低等缺点，而无机胶黏剂具有热稳定性强、力学性能强、污染性相对更低以及适用领域广等优势。因此就目前胶黏剂领域内的研究而言，无机胶黏剂是一个非常重要的研究方向。
[0003]按成分来区分，无机粘结剂包括硅酸盐类胶黏剂、磷酸盐类胶黏剂等几种。其中硅酸盐类胶黏剂最为常见，如日常生活中所使用的水玻璃胶。而无机胶黏剂由于其双组份构成需要现调现用，通常用于工厂中刀具、钻头、管件和砂轮等的粘接，也用于气缸盖和轴体的修复和安装固定。但是，现有的磷酸盐类胶黏剂也存在着一定的缺陷。
[0004]其最为显著的缺陷即在于剪切强度较低、脆性较大等。在粘结处非常容易形成固化胶脆断的问题。同时，实际其在极端低温条件下也较为容易发生脆断，耐低温性能较弱。
[0005]目前，本领域技术人员也对于磷酸盐类无机粘结剂的研究。如CN103275623A一种新型耐高温磷酸盐胶黏剂，其采用氮化铝作为固化剂，配合氧化锌、氧化镁和碳纳米管等成分，以提高磷酸盐类无机粘结剂的耐高温性能，但对于磷酸盐无机粘结剂本身存在较大缺陷的脆性和不耐剪切等问题并未进行改进，目前也并未有能够有效解决上述问题的方案。
技术实现思路
[0006]为解决现有的磷酸盐类胶黏剂存在不耐剪切，完全固化后较脆、容易发生脆断，以及耐低温性能较差，在低温条件下容易强度下降较为明显、容易发生脆断等问题，本专利技术提供了一种磷酸盐无机粘结剂。进一步的，本专利技术提供一种其应用方法，以及一种用于其的铜复合材料。
[0007]本专利技术的目的在于：一、提高粘结剂固化后的剪切强度；二、提高粘结剂的韧性，降低粘结剂固化后的脆性；三、提高粘结剂固化后的耐低温性能。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0009]一种磷酸盐无机粘结剂，所述磷酸盐无机粘结剂包括A组分和B组分；所述A组分包括：铜复合材料；所述B组分为磷酸铝溶液；所述A组分和B组分以(4.2～4.8)g：1mL的比例混合。
[0010]本专利技术技术方案以常规的磷酸盐类无机胶黏剂为基础，在其配方上进行改进。改进主要在A组分上。常规的磷酸盐类无机胶黏剂的A组分为氧化铜，即以氧化铜作为固化剂成分实现固化粘接。但本专利技术技术方案中，采用具有空心核壳结构的铜复合材料作为A组分，利用改进后的铜复合材料改善粘结剂的韧性，使得粘结剂固化后更不易形成脆断，同时强化了粘结剂的低温强度。
[0011]作为优选，所述铜复合材料以含碳材料为模板，在含碳材料的上进行铜和铜化合物的制备，得到铜复合材料。
[0012]以含碳材料作为模板，能够制备得到具有空心核壳结构的铜复合材料，同时利用碳本身的还原性，形成Cu-Cu2O-CuO复合构造成分，兼具有氧化铜的化学稳定性，以及氧化亚铜和单质金属铜对整体胶黏剂所带来的性能提升效果。
[0013]作为优选，所述含碳材料为无定形碳或硅碳复合材料；所述无定形碳为目数≥300目的焦碳或木碳或活性碳；所述硅碳复合材料为目数≥200目的多孔硅表面沉积碳的复合材料。
[0014]无定形碳也称之为过渡态碳，是碳的一种同素异形体，其具有近似非晶形态或无固定形状和周期性的结构规律，其层状结构凌乱且不规则，晶体结构存在缺陷。用于作为模板时，由于氢元素的存在使得铜镀层的制备难度更低，铜和碳结合更牢固，同时在后续的还原过程中，有利于加快和促进氧化铜的还原。焦炭或木碳或活性碳均属于价廉且易得的材料。
[0015]而硅碳复合材料具有多孔硅骨架并且沉积有大量的碳，在后续的煅烧去除过程中，碳被用以还原氧化铜完全去除，而多孔硅骨架会残留在空心铜结构中。相较于常规磷酸盐无机粘结剂体系中的实心氧化铜组分，采用Cu-Cu2O-CuO复合构造成分空心铜颗粒进行替代，能够对粘结剂固化后的韧性和剪切强度都形成显著的提升，有效改善磷酸盐粘结剂的脆性问题，但是其实际连接强度会稍有减弱，并且其高温条件下连接强度下降较为明显，因此需要进行补强。在空心同颗粒内部引入刚性的多孔硅骨架能够在保持其延展性的同时形成刚性核心，粘结剂固化后限制其过度延展，对于粘结剂固化后的连接强度提升明显，并且也对剪切强度产生了提升强化的效果。
[0016]作为优选，所述多孔硅表面沉积碳的复合材料由以下工艺制备：以LOI值为48～52％的硅藻土为原料，浸润清洗并于105～110℃条件下干燥并研磨得到硅藻粉，过180目筛后将硅藻粉与碳粉以松装体积比1：(1.5～2.0)的比例混合，置于580～620℃无氧环境中烧结80～100min，随炉冷却至50℃以下后，随后泡沫浮选分离去除碳粉，并对硅碳复合粉进行干燥即得到多孔硅表面沉积碳的复合材料。
[0017]采用高LOI(Loss on ignition)值的低品位硅藻土为原料，首先原料价格较低、容易获得，其次相较于低LOI值的高品位硅藻土而言，低品位的硅藻土在本专利技术技术方案的进行无氧烧结时，首先会形成液相，通常情况下这是需要极力避免的问题，但由于本专利技术技术方案的特殊需求，形成液相流动能够使得碳向孔隙内部进行掺杂。并且，高LOI值的硅藻土通常具有更高的孔隙率，有利于负载更多的碳。但是，LOI值过高，在无氧烧结时则会形成过多的液相，流动性过强反而导致硅碳复合效果不佳，同时会导致多孔硅骨架的崩塌、粉化，
而后通过碳粉粘结虽能够再次形成较大的颗粒作为铜复合材料制备的核心，但部分碳难以参与反应会形成残留，另一方面其在铜复合材料内残余的硅骨架也容易崩塌，导致对于粘结剂的连接强度提升不显著，实际效果较差。
[0018]作为优选，所述在含碳材料表面以铜和铜化合物进行修饰的方法为：首先在含碳材料表面进行镀铜，形成铜镀层，随后将铜镀层氧化形成氧化铜层，在还原气氛中脱氧形成海绵铜层，得到铜碳复合颗粒，在铜碳复合颗粒沉积铜化合物，得到复合前驱体颗粒，将复合前驱体颗粒置于保护气氛中煅烧即得到铜复合材料。
[0019]铜镀层的制备可以简单地采用现有的置换法进行制备。首先将含碳材料与其松装体积0.5～0.8倍的有机溶剂混合，加入含碳材料3～4倍质量的铁粉，铁粉目数为300目及以上，混合后加入过量铜盐溶液以15～20rpm转速搅拌至铁粉完全消耗，即完成铜镀层的制备，随后浮选过滤即可。由于本专利技术中所用含碳材料的特殊性，需要尽可能地保持含碳材料本身的微观结构，并且实现较为均匀的沉积制备，因此选用相对更加柔和的置换法制备。并且，选用较大目数的铁粉能够有效加快置换反应的进行，抑制铜粉析出沉积在铁粉表面，能够以含碳材料为核心进行沉积和析出。随后进行铜化合物的沉积制备复合前驱体，煅烧得到具有Cu-Cu2O-CuO复合中空核本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磷酸盐无机粘结剂，其特征在于，所述磷酸盐无机粘结剂包括A组分和B组分；所述A组分包括：铜复合材料；所述B组分为磷酸铝溶液。2.根据权利要求1所述的一种磷酸盐无机粘结剂，其特征在于，所述铜复合材料以含碳材料为模板，在含碳材料的上进行铜和铜化合物的制备，得到铜复合材料。3.根据权利要求2所述的一种磷酸盐无机粘结剂，其特征在于，所述含碳材料为无定形碳或硅碳复合材料；所述无定形碳为目数≥300 目的焦碳或木碳或活性碳；所述硅碳复合材料为目数≥200 目的多孔硅表面沉积碳的复合材料。4.根据权利要求3所述的一种磷酸盐无机粘结剂，其特征在于，所述多孔硅表面沉积碳的复合材料由以下工艺制备：以LOI值为48～52 %的硅藻土为原料，浸润清洗并于105～110 ℃条件下干燥得到硅藻粉，过180 目筛后将硅藻粉与碳粉以松装体积比1：（1.5～2.0）的比例混合，置于580～620 ℃无氧环境中烧结80～100 min，随后泡沫浮选分离去除碳粉，并对硅碳复合粉进行干燥即得到多孔硅表面沉积碳的复合材料。5.根据权利要求2所述的一种磷酸盐无机粘结剂，其特征在于，所述在含碳材料表面以铜和铜化合物进行修饰的方法为：首先在含碳材料表面进行镀铜，形成铜镀层，随后将铜镀层氧化形成氧化铜层，在还原气氛中脱氧形成海绵铜层，得到铜碳复合颗粒，在铜碳复合颗粒沉积铜化合物，得到复合前驱体颗粒，将复合前驱体颗粒置于保护气氛中煅...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，
申请(专利权)人：陈超，
类型：发明
国别省市：
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