磷酸盐粘结剂的发展与应用
作者：郎业鹏孙亚东
来源：《品牌与标准化》2014年第06期
【摘要】近年来，磷酸盐粘结剂作为耐热涂料的成膜物被广泛应用于金属的耐高温保护涂层。

尤其以磷酸盐粘结剂为基料，添加硬质陶瓷骨料制备的无机涂料，以其优秀的热稳定性、耐磨性、抗氧化性，及工艺简单、成本低、环保等特点，已经逐渐替代机硅类耐热涂料。

除了应用于传统的耐火材料和铸造工业外，磷酸盐粘结剂还被用来密封热喷涂涂层，作多孔陶瓷的耐磨、耐高温保护层，以及制备纤维复合材料等。

【关键词】磷酸盐粘结剂；热稳定性；耐高温保护层；纤维符合材料
国外早在20世纪60年代就开始对磷酸盐的研究，开发出很多性能优良的耐高温粘结剂。

前苏联到20世纪80～90年代，已成功地将固化温度降至170℃，美国海军航空局从20世纪60年代开始资助通用电气公司着手此方面的研究，得到了能在315℃以下固化的石英织物增强磷酸铝基复合材料。

70～80年代，美国空军实验室等单位进行了磷酸盐基材料的常温、高温电性能等的详细测试。

国内70年代开始研究磷酸盐粘结剂，由于该领域的敏感性，目前国内外均未见有关其具体制备方面的研究报道。

与硅酸盐粘结剂相比，磷酸盐粘结剂耐水性较好、固化收缩率小、高温强度大并可在较低温度固化。

尽管有机硅类涂料具有较好的耐热性、耐水性、电绝缘性和机械性能，但它的高温稳定性、附着力、抗氧化性与以磷酸盐粘结剂为成膜物的磷酸盐涂料相比差很多，并且制备工艺较为复杂、成本高等。

这些优点都决定了磷酸盐粘结剂在工业领域将发挥越来越重要的作用。

1 磷酸盐粘结剂在耐火材料领域的应用
在耐火材料工业中，磷酸盐粘结剂通常以酸式盐或磷酸的衍生物在常温下与弱碱或两性氧化物反应，但并非所有的反应产物都具有粘结性能。

具有较小的阳离子半径的金属离子有助于形成无序或玻璃状结构，提高粘结性，所以磷酸铝、磷酸铬及其复合系统的粘结剂在性能上完全能满足要求，而被广泛地应用。

磷酸盐粘结剂不仅在常温下具有一定的粘结强度，并且随使用温度的提高粘结强度也在提高，加之磷酸盐粘结剂本身固有的耐高温性能、抗腐蚀性及抗吸湿性，因此它完全符合耐火材料领域粘结剂的要求。

随着耐火材料耐火度的提高，对粘结剂的高温稳定性也提出了更高的要求，所以如何继续提高磷酸盐粘结剂的高温性能将成为未来这一领域的研究重点。

2 磷酸盐粘结剂在铸造领域的应用
磷酸盐粘结剂由于具有良好的溃散性和高温性能，制作简单、成本低、无味、无毒，所以被认为是一种极有应用前景的铸造用粘结剂。

肖泽辉、谭晓朝等研究发现以磷酸铝为粘结剂，经煅烧钝化的冶金镁砂为促凝剂的陶瓷料浆，以高铝矾土熟料或棕刚玉为耐火粉料，生产出的热压模具具有较高的高温强度和较小的热膨胀系数，铸件不粘砂，型壳易溃散，铸件表面光洁等优点。

而加入铬酸酐制备的磷酸铝铬粘结剂应用到铸铁用陶瓷过滤片中，可以有效抑制过滤片在高温时因失水收缩而产生的龟裂现象。

3 磷酸盐粘结剂在无机涂料领域的应用
以磷酸盐粘结剂作为基料，添加陶瓷骨料制备的磷酸盐涂料主要用于钢铁等金属的耐高温、耐腐蚀的保护涂层。

目前，应用最为广泛的耐热涂料是有机硅类耐热涂料。

虽然有机硅类耐热涂料具有较好的耐热性、耐水性、电绝缘性和机械性能，但其硬度小，价格高，且不属于环保型涂料，而无机化合物的耐热性、热稳定性、耐氧化性远远优于有机聚合物。

磷酸盐粘结剂作为耐高温基料，具有很强的附着力和耐热性，将磷酸盐粘结剂作为耐热涂料的成膜物，并对其性能进行改进，可以制得具有良好附着力、耐热性和施工性能的水性耐热涂料。

4 磷酸盐粘结剂在陶瓷纤维复合材料中的应用
碳纤维密度小，具有非常优异的力学性能，常用它们与很多金属基体复合，制备性能较高的复合材料，其中铝及其合金是用得最多的基体。

由于碳纤维与铝液的润湿性差，高温下相互之间容易发生化学反应，生成严重影响复合材料性能的化合物，所以通过对纤维进行表面处理来提高碳纤维铝基复合材料的性能已成为近些年研究的重点之一。

王新坤、汪定江等研究表明，在预制件中加入偏磷酸铝粘结剂可以提高复合材料中纤维的平直度及分布的均匀性，从而提高铝液浸渗填充的均匀性，制备缺陷较少、性能较好的复合材料。

他们用P/Al=15：1、浓度为10wt%偏磷酸铝溶液处理后的预制件经真空液相浸渗后制备的复合材料，纤维不仅维持了较好的平直度，而且弯曲强度比未经粘结剂处理的提高近102%，达到535MPa。