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磷酸铝胶粘剂的制备及力学性能研究

作　者: 陈晓龙
导　师: 周玉祥
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 磷酸二氢铝基体 固化反应 固化剂 胶粘剂 弯曲强度
分类号: TQ433
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


磷酸铝胶粘剂因具有固化温度低、介电性能优异、无毒、粘结强度高、高温结构稳定等优点,在建筑和航天领域有着广泛的应用。本文通过粘度、TG-DTA、FT-IR、XRD、SEM和弯曲强度的分析测试,研究了磷酸铝基体的自身固化反应、胶粘剂的固化反应、不同固化剂与磷酸铝基体的质量比对力学强度和固化温度的影响。不同磷与铝的摩尔比具有不同的力学性能,粘度和弯曲强度测试表明,磷酸二氢铝基体的力学性能最好。磷酸二氢铝基体在初步固化温度下发生缩合反应,生成三聚磷酸铝及多水合三聚磷酸铝,P-O-H与P-O-H脱去一分子H2O,变成线性P-O-P键。在完全固化温度下,反应生成六方晶系的偏磷酸铝,线性的P-O-P变为环状结构的P-O-P,此结构提供粘结力。在550℃左右,六方晶系的偏磷酸铝转变成立方晶系的偏磷酸铝。基体与固化剂的质量比为5:1的Al（H2PO4）3-烧结Al（OH）3胶粘剂在初步固化温度下固化反应生成Al（HP2O7）·2.5H2O,在完全固化温度下,生成三方晶系的正磷酸铝,在一定温度下,三方晶系的正磷酸铝转变为三斜晶系的正磷酸铝,粘结力由固化反应后形成的以Al-O-P-O-Al为链接的无机大分子结构提供。基体与固化剂的质量比分别为6:1的Al（H2PO4）3-Al（OH）3胶粘剂、7:1的Al（H2PO4）3-烧结Al（OH）3胶粘剂和5:1的Al（H2PO4）3-Al2O3胶粘剂固化反应后生成AlPO4和Al（PO3）3,7:1的Al（H2PO4）3-Fe2O3胶粘剂固化反应后生成Fe（PO3）3、AlPO4和Al（PO3）3,6:1的Al（H2PO4）3-CuO胶粘剂固化反应后生成Cu2P2O7、AlPO4和Al（PO3）3。固化剂Al2O3、烧结Al（OH）3、Fe2O3、CuO都能降低胶粘剂的初步固化温度和完全固化温度,随固化剂的增多,初步固化温度和完全固化温度都降低,能作为降低胶粘剂固化温度的固化剂使用。其中以固化剂Fe2O3的降温最显著,能将低100℃左右。固化剂Al（OH）3虽然能降低初步固化温度,但是完全固化温度升高较大,因而不能作为降低胶粘剂固化温度的固化剂使用。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章 绪论  10-19
  1.1 课题研究背景及意义  10-11
  1.2 磷酸盐胶粘剂的概述  11-16
    1.2.1 基体  11-12
    1.2.2 固化剂  12-13
    1.2.3 填料  13
    1.2.4 磷酸盐胶粘剂的粘结力  13-15
    1.2.5 磷酸盐胶粘剂质量的影响因素  15-16
  1.3 国内外研究现状  16-18
    1.3.1 国外研究现状  16-17
    1.3.2 国内研究现状  17-18
  1.4 本论文的研究目的与主要研究内容  18-19
第2章 实验材料及研究方法  19-24
  2.1 实验药品及仪器设备  19-20
    2.1.1 实验所用药品  19
    2.1.2 实验所用的仪器设备  19-20
  2.2 磷酸铝胶粘剂的制备工艺  20-21
    2.2.1 磷酸铝基体的制备  20
    2.2.2 磷酸铝基体的制备流程图  20
    2.2.3 磷酸铝胶粘剂的改性  20-21
    2.2.4 石英纤维布的表面处理  21
    2.2.5 复合材料的制备  21
  2.3 性能测试及结构表征  21-24
    2.3.1 热分析  21-22
    2.3.2 傅立叶-红外分析(FT-IR)  22
    2.3.3 X 射线衍射分析(XRD)  22-23
    2.3.4 扫描电子显微镜(SEM)  23
    2.3.5 粘度测试  23
    2.3.6 弯曲强度测试  23-24
第3章 磷酸铝胶粘剂的固化反应研究  24-40
  3.1 磷酸铝基体的制备及固化反应研究  24-31
    3.1.1 不同P/Al 摩尔比对磷酸铝基体粘度的影响  24-25
    3.1.2 不同P/Al 摩尔比的力学性能研究  25-27
    3.1.3 Al(H_2P0_4)_3 的基体的固化反应研究  27-31
  3.2 Al(H_2P0_4)_3-烧结Al(OH)_3 胶粘剂的固化反应及性能研究  31-39
    3.2.1 基固比对Al(H_2P0_4)_3-烧结Al(OH)_3 胶粘剂粘度的影响  31
    3.2.2 基固比对Al(H_2P0_4)_3-烧结Al(OH)_3 胶粘剂力学性能的影响  31-33
    3.2.3 Al(H_2P0_4)_3-烧结Al(OH)_3 胶粘剂的固化反应研究  33-37
    3.2.4 基固比对Al(H_2P0_4)_3-烧结Al(OH)_3 胶粘剂固化温度的影响  37-38
    3.2.5 Al(H_2P0_4)_3-烧结Al(OH)_3 胶粘剂的微观形貌  38-39
  3.3 本章小结  39-40
第4章 不同体系的磷酸铝胶粘剂的研究  40-61
  4.1 Al(H_2P0_4)_3-A1_20_3 胶粘剂的研究  40-45
    4.1.1 基固比对Al(H_2P0_4)_3-A1_20_3 胶粘剂粘度的影响  40-41
    4.1.2 基固比对Al(H_2P0_4)_3-A1_20_3 胶粘剂力学性能的影响  41-42
    4.1.3 Al(H_2P0_4)_3-A1_20_3 胶粘剂的红外光谱表征、XRD 表征  42-43
    4.1.4 基固比对Al(H_2P0_4)_3-A1_20_3 胶粘剂固化温度的影响  43-44
    4.1.5 Al(H_2P0_4)_3-A1_20_3 胶粘剂的微观形貌  44-45
  4.2 Al(H_2P0_4)_3-Fe_20_3 胶粘剂的研究  45-50
    4.2.1 基固比对Al(H_2P0_4)_3-Fe_20_3 胶粘剂粘度的影响  45-46
    4.2.2 基固比对Al(H_2P0_4)_3-Fe_20_3 胶粘剂力学性能的影响  46-47
    4.2.3 Al(H_2P0_4)_3-Fe_20_3 胶粘剂的红外光谱表征、XRD 表征  47-48
    4.2.4 基固比对Al(H_2P0_4)_3-Fe_20_3 胶粘剂固化温度的影响  48-49
    4.2.5 Al(H_2P0_4)_3-Fe_20_3 胶粘剂的微观形貌  49-50
  4.3 Al(H_2P0_4)_3-Al(OH)_3 胶粘剂的研究  50-55
    4.3.1 基固比对Al(H_2P0_4)_3-Al(OH)_3 胶粘剂粘度的影响  50
    4.3.2 基固比对Al(H_2P0_4)_3-Al(OH)_3 胶粘剂力学性能的影响  50-51
    4.3.3 Al(H_2P0_4)_3-Al(OH)_3 胶粘剂的红外光谱表征、XRD 表征  51-53
    4.3.4 基固比对Al(H_2P0_4)_3-Al(OH)_3 胶粘剂固化温度的影响  53-54
    4.3.5 Al(H_2P0_4)_3-Al(OH)_3 胶粘剂的微观形貌  54-55
  4.4 Al(H_2P0_4)_3-CuO 胶粘剂的研究  55-59
    4.4.1 基固比对Al(H_2P0_4)_3-CuO 胶粘剂粘度的影响  55
    4.4.2 基固比对Al(H_2P0_4)_3-CuO 胶粘剂力学性能的影响  55-56
    4.4.3 Al(H_2P0_4)_3-CuO 胶粘剂的红外光谱表征、XRD 表征  56-58
    4.4.4 基固比对Al(H_2P0_4)_3-CuO 胶粘剂固化温度的影响  58
    4.4.5 Al(H_2P0_4)_3-CuO 胶粘剂的微观形貌  58-59
  4.5 本章小结  59-61
结论  61-62
参考文献  62-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 胶粘剂工业 > 合成胶粘剂
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