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陶瓷材料具有
耐热性、
耐磨损性、
耐腐蚀性优异及
强度高的优点，在汽车、航空航天、电子等领域有着广泛的应用，尤其是在1000℃以上的应用环境中，比
合金更有优势［1—5］。但陶瓷材料的
脆性和低延展性限制了它在大尺寸和复杂形状结
构件中的应用，因而
铆接、
焊接和
粘接等连接技术在陶瓷材料的应用中显得尤为重要［2，6—7］。其中耐
高温胶粘剂粘接技术最为方便、有效，它有效地克服了传统工艺带来的容易
应力集中、
热膨胀系数不匹配、连接强度低等缺陷。耐高温
胶粘剂主要分为无机和有机两类。无机胶粘剂一般可承受1000℃以上的高温，但粘接性能差、较脆且
固化温度高，有时需采用一些特殊的接头形式，给实际操作应用带来很多限制;而有机胶粘剂虽然有着优异的粘接性能，但其
耐热温度一般不超过500℃，不利于在较高温度下应用［8—11］。因而，
改性耐高温胶粘剂成了近年来研究的热点。
目前，已经有耐高温胶粘剂用于陶瓷材料的粘接，例如卡十硼烷改性
酚醛树脂［4］、B4C改性酚醛
树脂等，其使用温度可达1000℃，而且有着较高的
粘接强度，但是固化条件较为苛刻［9—10，12］。所以研制一种固化工艺简单且综合性能良好的耐高温胶粘剂，具有很好的应用前景。
1·实验
1．1胶粘剂的制备
将
有机硅树脂和
环氧树脂按一定比例混合，用二甲苯(用量为环氧树脂质量的20%)作
溶剂，在90℃下用直流搅拌电机搅拌约30 min，混合均匀。将纳米SiO2加入到无水乙醇中，滴入一定量的KH560，待无水乙醇挥发后，在
干燥箱中干燥30 min，将此改性后的纳米SiO2加入到上述混合树脂中，超声分散处理40～60 min，即得胶粘剂的
改性树脂胶体部分。向改性树脂胶体中加入无机
填料(Al，B4C及
玻璃粉GP)、
催化剂二月桂酸二
丁基锡、
固化剂低分子
聚酰胺650等，搅拌均匀即制得胶粘剂。
为了确定各原料的用量，设计了四因素三水平的正交实验。因素水平见表1，其中，改性纳米SiO2的用量为占树脂总质量的百分比。
1．2粘接陶瓷接头
所用Al2O3陶瓷接头的尺寸为20 mm×20 mm×5mm，先用80#和200#
砂纸打磨表面，再用丙酮溶液超声清洗，以除去表面杂质，最后在80℃干燥箱中
烘烤1h，待用。
陶瓷接头搭接方式如图1所示，搭接长度为10mm。将制得的胶粘剂均匀涂抹在陶瓷接头表面，然后粘接
固定，在65℃下固化4 h即可。
1．3分析测试
1)采用美国Nicolet公司的IN10TM傅立叶红外测试仪对有机
硅树脂、聚酰胺固化环氧树脂、改性纳米SiO2、聚酰胺固化改性树脂胶体(后文称“
有机硅/SiO2/环氧”)进行分析。
2)采用热重分析仪，在空气中
加热，加热速率为10℃/min，对环氧树脂、混合树脂(后文称“有机硅/环氧”)及有机硅/SiO2/环氧进行热重测试。
3)对粘接好的陶瓷接头进行耐
热处理，即从室温加热到1000℃，然后
保温1 h，再随炉
冷却至室温。采用微机控制电子万能测试机对热处理后的陶瓷接头进行
剪切强度测试，加载速率为0．5 mm/s。4)
断裂失效图用佳能S100数码相机拍摄。
2·结果与讨论
2．1红外分析
为红外分析谱图。在有机硅树脂的红外光谱中，存在804 cm－1处的Si—O—Si主链特征峰、846cm－1处的Si—C特征峰以及1000～1100 cm－1范围内的有机硅Si—O键反对称伸缩峰，这些是有机硅分子链的特征［13］。在环氧树脂的红外光谱中，829 cm－1和1430 cm－1处存在环氧丙烷C—O—C特征峰，1248cm－1处存在双酚A型环氧特征峰，在1610～1370cm－1和1300～990 cm－1范围内存在一些芳环面内
弯曲峰，在2924 cm－1和2853 cm－1处存在CH2的特征峰，这些是环氧树脂的特征。在改性纳米SiO2的红外光谱中，1100 cm－1处存在Si—O键的特征峰，3440cm－1处存在—OH的特征峰，2930 cm－1和1643 cm－1处存在
甲基和NH基团的吸收峰，说明纳米SiO2与KH560硅烷
偶联剂发生反应，表面生成了有机物层，有机物层的存在可以极大地增强纳米SiO2与有机硅、环氧树脂的
相容性［14］。
在有机硅/SiO2/环氧的红外光谱中，除存在上述三种有机硅分子链的特征峰以外，还存在829 cm－1和1430 cm－1处的环氧丙烷C—O—C特征峰、1610～1370 cm－1范围内的芳环峰、2924 cm－1和2853 cm－1处的CH2基团特征峰，表明改性树脂中同时含有机硅、纳米SiO2和环氧的特征基团峰。光谱中不存在1248cm－1处的环氧特征峰，表明环氧基发生了开环反应。与纳米SiO2的红外光谱相比，3440 cm－1处的—OH特征峰减弱，证明纳米SiO2和环氧分子链发生键合。以上分析说明，有机硅、纳米SiO2和环氧间发生了交联、键合、缠结等，实现了改性。
在环氧树脂和有机硅/SiO2/环氧的红外光谱中，出现了聚酰胺与环氧基团固化反应的产物基团特征峰———3300 cm－1处的多胺环氧加成物端伯胺基特征峰和1645 cm－1处的叔酰胺峰，表明环氧树脂和有机硅/SiO2/环氧在固化剂聚酰胺的作用下都实现了65℃固化。
2．2有机硅树脂和纳米SiO2对胶粘剂耐热性的影响
为热重分析获得的TG曲线。从TG曲线中得出热分解5%的温度，见表2。
从表2中的数据可以看出，有机硅树脂改性环氧树脂后，热分解5%温度提高了45℃，纳米SiO2的再改性使热分解5%的温度进一步提高11．5℃。而且改性后，800℃的
热失重剩余量明显提高，尤其有机硅/SiO2/环氧800℃的热失重剩余量达50%。这是由于有机硅中Si—O的键能(451．4 kJ/mol)远大于C—C的键能(355．3 kJ/mol)，大大增强了
热稳定性，因此有机硅的改性明显提高了耐热性。而经过KH560改性的纳米SiO2含有羟基，能与有机硅/环氧发生吸附、键合等作用，大量纳米SiO2可分散在有机硅/环氧的交联体系中，对交联体系的束缚力大大提高，又因为纳米SiO2是无机纳米材料，本身有着优异的耐热性能，因此能使胶粘剂的耐热性能进一步提高。
2．3各原料用量的确定
当有机硅树脂与环氧树脂的配比为9∶1时，胶粘剂的性能较优。其原因是，相比环氧基团，有机硅的Si—O—Si主链需要更高的能量才能被破坏，有机硅树脂含量越多，
剪切强度越好。
硅烷偶联剂KH560改性后的纳米SiO2用量为3%时，胶粘剂性能较优，过多或过少都不好。这是因为纳米SiO2尺寸小，比表面积大，适量的纳米SiO2可较好地分散在有机硅改性环氧树脂中，并与树脂中的分子链发生吸附和键合作用，很好地改善树脂的
韧性和耐热性能，从而增强粘接强度。但是当纳米SiO2过多时，自身容易发生团聚，在胶体体系中分散不均匀，从而使接头的粘接强度降低［14—15］。
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