一、无机胶粘剂的特点与分类
1.特点
一般来说，无机胶粘剂具有以下特点：
1)耐高温，无机胶粘剂本身可承受1000℃左右或更高的温度。
2)抗老化性好。
3)收缩率小。
4)脆性大，其弹性模量比有机胶粘剂高一个数量级，故无机胶粘剂套接强度高，硬度大；而平面对接，搭接、冲击、剥离强度较低。改进的办法有：①使其形成无机大分子，如Si-O-Si，P-O-P键；②在无机胶粘剂中引入有机改性组分。
5)抗水、耐酸碱性差。目前，我国研制成功的陶瓷胶粘剂是具有陶瓷结构的耐热无机胶粘剂，其固化物一般为多晶复合体系。这种胶粘剂的主要特点是耐高温(达1000-3000℃)，同时具有抗氧化、绝缘、耐腐蚀、耐磨损及超硬等特点。
2.分类
无机胶粘剂一般可分为气干型胶粘剂、水固化型胶粘剂、低熔点玻璃、金属焊料、反应型胶粘剂及牙科用水泥六类。
(1)气干型胶粘剂
水玻璃(硅酸钠)等水溶性硅酸盐随着水分的蒸发而固化。这类胶粘剂可用于粘接木材、纸张等多孔性材料，但耐水性较差。
(2)固化型胶粘剂
氧化铝水泥、石膏等因生成水合物而固化，其中氧化铝水泥固化快，高温性能和耐腐蚀性能优异，在高温下发生烧结反应而形成粘接，可用在铸造模具上；镁水泥是因水合反应而快速固化的高强度水泥，在200℃下失去结晶水。
MgCl2+3MgO+11 H2O→MgCl2.3Mg(OH)2.3H2O(8-1)
260℃时强度降至50%，耐酸性和耐水性较差。
(3)低熔点玻璃
玻璃焊料广泛用于真空技术中玻璃、陶瓷、金属的密封。在以PbO-B2O3为基体的玻璃中，加入SiO2和Al2O3等成分可提高其耐水性。如100-200目PbO)-B2O3-ZnO，PbO-B2O3-ZnO-SiO2，PbO-B2O3-SiO2-Al2O3等粉末可制成糊状，也有不用PbO而以ZnO为主要成分的无铅低熔点玻璃。这些玻璃的软化温度为300-600℃，焊接温度为400-600℃，其耐热温度低于软化温度。焊接后进一步加热时，在玻璃中可析出0.02-20μm微晶，可粘接耐高温的结晶型玻璃，用在彩电显象管上。
(4)金属焊料
450℃以下低熔点焊料的代表是焊锡(Ph-Sn)，而银焊料(Ag-Cu-Zn-Cd-Sn)可用于450℃以上的场合。目前，正在开发能粘接玻璃或陶瓷的Pb-Sn-Zn-Sb系列的焊药。
(5)反应型胶粘剂
硅酸盐系列、磷酸盐系列、胶态硅石系列都属于反应型胶粘剂。这些胶粘剂在固化剂作用下或在加热时发生反应而固化。粘接强度、耐热性、耐水性好，操作简便。通常由粘接剂、固化剂、骨材，必要的固化促进剂，分散剂和颜料等配制而成。作为粘合剂的是硅酸盐、磷酸盐、胶态硅石、烷基硅酸盐等。固化剂有金属、金属氧化物、金属氢氧化物、硅氟化物、磷酸盐、硼酸盐等。骨材有氧化铝、硅石、氧化锆、氧化镁等高温性良好的氧化物、碳化物、氮化物。反应型胶粘剂有三种类型：①单一型，即一种液体；②混合型，即使用前将两种液体混合；③固体粉末，使用时加水调成糊状。
(6)牙科用水泥
很久以来，人们就使用的有代表性的牙科用水泥是磷酸锌水泥。ZnO-MgO体系烧结粉末(通常10μm以下)与磷酸混合几分钟即可固化，其粘接主要不是依靠化学结合力，而是物理结合力，即机械嵌合力。
牙科用硅酸盐水泥，是硅酸铝玻璃粉末和含铝、锌离子的磷酸混合，数分钟即可固化。H离子使玻璃往硅酸胶体中分散，使从玻璃溶出的Al3+、Ca2+与磷酸反应而固化。它是一种磷酸盐胶粘剂和玻璃粉末组成的复合体。
二、反应型胶粘剂的组成
反应型胶粘剂的特点是耐热性、耐水性、耐久性好，易操作。主要有两大系列的胶粘剂：
1)硅酸盐系胶粘剂。其一般式为M2O·nSiO2(M：Li、Na、K)，M，n是变量。这类胶粘剂便宜，可大量使用。固化剂是金属氧化物，金属氢氧化物，硅化物，硅氧化物磷酸盐和硼酸盐。
2)磷酸盐系胶粘剂。其一般式为XM2O·YP2O5M，为一价或二价的金属，x，Y为变数。固化剂是金属氧化物，金属氢氧化物，硅酸盐和硼酸盐。
表1和表2列出了硅酸盐和磷酸盐胶粘剂、固化剂。
反应型胶粘剂的骨材与胶粘剂、固化剂一起构成重要成分。添加骨材的目的是：①提高固化物的凝集力，降低固化时的收缩率，增加粘接强度；②添加耐热高强度的骨材可提高耐热粘接强度；③使被粘接物和胶粘剂的热膨胀系数一致，从而提高耐热粘接强度；④提高耐水性和耐酸性。在高温下，稳定的骨材有硅石、氧化铝、氧化锆、锆石、碳化钛和氮化硼等。
表1
硅酸盐及其固化剂硅酸盐 粘接性Na>K>Li
耐水性Li>K>Na 硅酸盐固化剂
硅酸锂 Li2O.nSiO2 金属粉末 Zn
金属氧化物 ZnO，MgO，CaO，SrO，Al2O3
金属氢氧化物 Zn(OH)2，Mg(OH)2，Ca(OH)2，Al(OH)3
硅酸钠 Na2O.nSiO2 硅氟化物 Na2SiF6，K2SiF6
硅化物 Ca0.SiO3，FeSi，Al2O3.SiO2
磷酸盐 AlPO4，Al(H2PO4)3，Mg(H2PO4)2，Al(PO3)2，ZnO·P2O6
硅酸钾 K2O nSiO2 无机酸 H3PO4，H3BO3
硼酸盐 KBO2，CaB4O7
硅酸季胺盐 (H4N)2O·nSiO2 有机化合物 OHC.CHO
表2
磷酸盐及其固化剂粘接性
磷酸盐耐水性强度 M=Al>Mg>Ca>Cu>Zn
M=Ca=Zn>Mg>Al
M=Al>Mg>Ca 磷酸盐固化剂
正磷酸盐 MH2PO7
M2HPO4
M3PO4 金属氧化物
金属氢氧化物 MgO，CaO，ZnO，Al2O3，Fe2O3，TiO2，ZrO2
Mg(OH)2，Ca(OH)2，Zn(OH)2，Al(OH)3
焦磷酸盐 M2H2P2O7
M4 P2O7 硅酸盐 MgO，SiO2
三亚磷酸盐 (MPO3)3 硼酸盐 B3O3，Al2O3，B2O3
聚偏亚磷酸盐 (MPO3)n 金属盐类 AlCl3，Zn(CH3CO2)2，ZnSO4，MgCO3
三、无机胶粘剂的应用及存在问题
一般来说，无机胶粘剂可在室温至350℃下固化，有的使用温度可达1000℃以上。因此，这些胶粘剂已广泛用于需要耐热性的各行各业中。
1.电子和电器部件
如用于荧光显示管内电极的固定，热电偶的涂覆，各种陶瓷和金属材料的粘接等。
2.陶瓷
用于陶瓷元器件组装、炉子和耐火材料内衬物的粘接，以及各种耐腐蚀涂层的粘接等。
3.其他
用于气体装置和暖房设备等需要的耐热部件的粘接和阻止金属氧化涂层等。
在应用上无机胶粘剂也存在一些问题。如气密性不太好；吸湿引起电阻下降；常温固化难于获得物性良好的材料等。
目前，无机胶粘剂正向结构胶粘剂和功能胶粘剂发展，这对于开发宇航、飞机、汽车和电子等广大市场是非常有利的，并已广泛应用于金属、陶瓷等各种材料的耐热粘接。无机胶粘剂与其他新型无机材料一起，将成为本世纪最有发展前途的新材料之一。
1.特点
一般来说，无机胶粘剂具有以下特点：
1)耐高温，无机胶粘剂本身可承受1000℃左右或更高的温度。
2)抗老化性好。
3)收缩率小。
4)脆性大，其弹性模量比有机胶粘剂高一个数量级，故无机胶粘剂套接强度高，硬度大；而平面对接，搭接、冲击、剥离强度较低。改进的办法有：①使其形成无机大分子，如Si-O-Si，P-O-P键；②在无机胶粘剂中引入有机改性组分。
5)抗水、耐酸碱性差。目前，我国研制成功的陶瓷胶粘剂是具有陶瓷结构的耐热无机胶粘剂，其固化物一般为多晶复合体系。这种胶粘剂的主要特点是耐高温(达1000-3000℃)，同时具有抗氧化、绝缘、耐腐蚀、耐磨损及超硬等特点。
2.分类
无机胶粘剂一般可分为气干型胶粘剂、水固化型胶粘剂、低熔点玻璃、金属焊料、反应型胶粘剂及牙科用水泥六类。
(1)气干型胶粘剂
水玻璃(硅酸钠)等水溶性硅酸盐随着水分的蒸发而固化。这类胶粘剂可用于粘接木材、纸张等多孔性材料，但耐水性较差。
(2)固化型胶粘剂
氧化铝水泥、石膏等因生成水合物而固化，其中氧化铝水泥固化快，高温性能和耐腐蚀性能优异，在高温下发生烧结反应而形成粘接，可用在铸造模具上；镁水泥是因水合反应而快速固化的高强度水泥，在200℃下失去结晶水。
MgCl2+3MgO+11 H2O→MgCl2.3Mg(OH)2.3H2O(8-1)
260℃时强度降至50%，耐酸性和耐水性较差。
(3)低熔点玻璃
玻璃焊料广泛用于真空技术中玻璃、陶瓷、金属的密封。在以PbO-B2O3为基体的玻璃中，加入SiO2和Al2O3等成分可提高其耐水性。如100-200目PbO)-B2O3-ZnO，PbO-B2O3-ZnO-SiO2，PbO-B2O3-SiO2-Al2O3等粉末可制成糊状，也有不用PbO而以ZnO为主要成分的无铅低熔点玻璃。这些玻璃的软化温度为300-600℃，焊接温度为400-600℃，其耐热温度低于软化温度。焊接后进一步加热时，在玻璃中可析出0.02-20μm微晶，可粘接耐高温的结晶型玻璃，用在彩电显象管上。
(4)金属焊料
450℃以下低熔点焊料的代表是焊锡(Ph-Sn)，而银焊料(Ag-Cu-Zn-Cd-Sn)可用于450℃以上的场合。目前，正在开发能粘接玻璃或陶瓷的Pb-Sn-Zn-Sb系列的焊药。
(5)反应型胶粘剂
硅酸盐系列、磷酸盐系列、胶态硅石系列都属于反应型胶粘剂。这些胶粘剂在固化剂作用下或在加热时发生反应而固化。粘接强度、耐热性、耐水性好，操作简便。通常由粘接剂、固化剂、骨材，必要的固化促进剂，分散剂和颜料等配制而成。作为粘合剂的是硅酸盐、磷酸盐、胶态硅石、烷基硅酸盐等。固化剂有金属、金属氧化物、金属氢氧化物、硅氟化物、磷酸盐、硼酸盐等。骨材有氧化铝、硅石、氧化锆、氧化镁等高温性良好的氧化物、碳化物、氮化物。反应型胶粘剂有三种类型：①单一型，即一种液体；②混合型，即使用前将两种液体混合；③固体粉末，使用时加水调成糊状。
(6)牙科用水泥
很久以来，人们就使用的有代表性的牙科用水泥是磷酸锌水泥。ZnO-MgO体系烧结粉末(通常10μm以下)与磷酸混合几分钟即可固化，其粘接主要不是依靠化学结合力，而是物理结合力，即机械嵌合力。
牙科用硅酸盐水泥，是硅酸铝玻璃粉末和含铝、锌离子的磷酸混合，数分钟即可固化。H离子使玻璃往硅酸胶体中分散，使从玻璃溶出的Al3+、Ca2+与磷酸反应而固化。它是一种磷酸盐胶粘剂和玻璃粉末组成的复合体。
二、反应型胶粘剂的组成
反应型胶粘剂的特点是耐热性、耐水性、耐久性好，易操作。主要有两大系列的胶粘剂：
1)硅酸盐系胶粘剂。其一般式为M2O·nSiO2(M：Li、Na、K)，M，n是变量。这类胶粘剂便宜，可大量使用。固化剂是金属氧化物，金属氢氧化物，硅化物，硅氧化物磷酸盐和硼酸盐。
2)磷酸盐系胶粘剂。其一般式为XM2O·YP2O5M，为一价或二价的金属，x，Y为变数。固化剂是金属氧化物，金属氢氧化物，硅酸盐和硼酸盐。
表1和表2列出了硅酸盐和磷酸盐胶粘剂、固化剂。
反应型胶粘剂的骨材与胶粘剂、固化剂一起构成重要成分。添加骨材的目的是：①提高固化物的凝集力，降低固化时的收缩率，增加粘接强度；②添加耐热高强度的骨材可提高耐热粘接强度；③使被粘接物和胶粘剂的热膨胀系数一致，从而提高耐热粘接强度；④提高耐水性和耐酸性。在高温下，稳定的骨材有硅石、氧化铝、氧化锆、锆石、碳化钛和氮化硼等。
表1
硅酸盐及其固化剂硅酸盐 粘接性Na>K>Li
耐水性Li>K>Na 硅酸盐固化剂
硅酸锂 Li2O.nSiO2 金属粉末 Zn
金属氧化物 ZnO，MgO，CaO，SrO，Al2O3
金属氢氧化物 Zn(OH)2，Mg(OH)2，Ca(OH)2，Al(OH)3
硅酸钠 Na2O.nSiO2 硅氟化物 Na2SiF6，K2SiF6
硅化物 Ca0.SiO3，FeSi，Al2O3.SiO2
磷酸盐 AlPO4，Al(H2PO4)3，Mg(H2PO4)2，Al(PO3)2，ZnO·P2O6
硅酸钾 K2O nSiO2 无机酸 H3PO4，H3BO3
硼酸盐 KBO2，CaB4O7
硅酸季胺盐 (H4N)2O·nSiO2 有机化合物 OHC.CHO
表2
磷酸盐及其固化剂粘接性
磷酸盐耐水性强度 M=Al>Mg>Ca>Cu>Zn
M=Ca=Zn>Mg>Al
M=Al>Mg>Ca 磷酸盐固化剂
正磷酸盐 MH2PO7
M2HPO4
M3PO4 金属氧化物
金属氢氧化物 MgO，CaO，ZnO，Al2O3，Fe2O3，TiO2，ZrO2
Mg(OH)2，Ca(OH)2，Zn(OH)2，Al(OH)3
焦磷酸盐 M2H2P2O7
M4 P2O7 硅酸盐 MgO，SiO2
三亚磷酸盐 (MPO3)3 硼酸盐 B3O3，Al2O3，B2O3
聚偏亚磷酸盐 (MPO3)n 金属盐类 AlCl3，Zn(CH3CO2)2，ZnSO4，MgCO3
三、无机胶粘剂的应用及存在问题
一般来说，无机胶粘剂可在室温至350℃下固化，有的使用温度可达1000℃以上。因此，这些胶粘剂已广泛用于需要耐热性的各行各业中。
1.电子和电器部件
如用于荧光显示管内电极的固定，热电偶的涂覆，各种陶瓷和金属材料的粘接等。
2.陶瓷
用于陶瓷元器件组装、炉子和耐火材料内衬物的粘接，以及各种耐腐蚀涂层的粘接等。
3.其他
用于气体装置和暖房设备等需要的耐热部件的粘接和阻止金属氧化涂层等。
在应用上无机胶粘剂也存在一些问题。如气密性不太好；吸湿引起电阻下降；常温固化难于获得物性良好的材料等。
目前，无机胶粘剂正向结构胶粘剂和功能胶粘剂发展，这对于开发宇航、飞机、汽车和电子等广大市场是非常有利的，并已广泛应用于金属、陶瓷等各种材料的耐热粘接。无机胶粘剂与其他新型无机材料一起，将成为本世纪最有发展前途的新材料之一。
