一种石墨烯改性磷酸盐复合粘接剂及其制备方法和在高温传感器中的应用技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯改性磷酸盐复合粘接剂及其制备方法和在高温传感器中的应用，所述复合粘接剂主要由固化剂粉末混合物和液态磷酸盐胶黏剂制成，所述固化剂粉末混合物包括金属氢氧化物主料、金属氧化物辅料和石墨烯浆料；所述固化剂粉末混合物与液态磷酸盐胶黏剂的质量比为1:1～3。首先将主料、辅料与石墨烯浆料经球磨混合，通过真空干燥、高温煅烧后得到固化剂粉末混合物，再与液态磷酸盐胶黏剂混合得到复合粘接剂产品。应用时将复合粘接剂均匀涂抹于待粘结表面，恒温固化。本发明专利技术的石墨烯改性磷酸盐复合粘接剂具有粘结强度高、耐高温、抗腐蚀、导热性好等特点，适用于高温传感器、高温热电偶等耐温元件的封装及金属材料的粘结。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯改性磷酸盐复合粘接剂及其制备方法和在高温传感器中的应用
本专利技术属于复合粘接剂
，特别涉及一种石墨烯改性磷酸盐复合粘接剂及其制备方法和在高温传感器中的应用。
技术介绍
高温传感器是航空航天领域的关键核心器件，在实现航空发动机状态监测与故障诊断、飞行器结构健康监测等方面具有重要价值，是航空航天领域中急需解决的难题。在航空航天领域中，高温传感器需长期在500–800℃的高温，10-100MPa压力以及0–100Pa的低氧分压气氛环境中使用，因此选择合适的高温粘接剂是一个关键问题，既要保障高温、高压条件下的粘接强度，又要适合在常温和真空环境下灌封的操作条件。目前高温传感器常用的粘接剂主要有氧化铜无机胶、传热水泥、高温磷酸盐复合粘接剂等，这些材料目前在高温环境下还存在导热低、耐酸碱性差，粘结强度和抗冲击性能不足等问题，已无法满足航天航天、核电及高端制造等领域的应用需求。
技术实现思路
专利技术目的：针对目前高温复合粘结剂存在的导热性、耐酸碱性差等问题，本专利技术提供了一种石墨烯改性磷酸盐复合粘接剂及其制备方法和在高温传感器中的应用。技术方案：为达到上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种石墨烯改性磷酸盐复合粘接剂，其主要由固化剂粉末混合物和液态磷酸盐胶黏剂制成，所述固化剂粉末混合物包括金属氢氧化物主料、金属氧化物辅料和石墨烯浆料；所述固化剂粉末混合物与液态磷酸盐胶黏剂的质量比为1:1～3。作为优选：所述的金属氢氧化物主料为氢氧化铜、氢氧化锌、氢氧化锰中的一种；所述金属氧化物辅料为氧化镁、氧化铝、氧化钙中的一种或几种的组合；金属氢氧化物主料、金属氧化物辅料与石墨烯浆料的质量比为1:(0.01～0.1):(0.5～1)。所述的石墨烯浆料中的石墨烯的含量为0.2～1％。所述的石墨烯改性磷酸盐复合粘接剂的制备方法，包括以下步骤：A将金属氢氧化物主料、金属氧化物辅料与石墨烯浆料通过球磨混合，球磨速率为50～500r/min，球磨时间为2～10h；B将步骤A得到的球磨产物进行真空干燥，在80～100℃下保持2～5h；C将步骤B得到的干燥产物在惰性气氛或真空环境中高温煅烧，煅烧温度为400～900℃，煅烧时间为1～10h，得固化剂粉末混合物；D将步骤C得到的固化剂粉末混合物与液态磷酸胶黏剂按比例混合均匀，即得。优选，步骤B真空干燥的真空条件为0.1Pa；步骤C中惰性气氛为N2或Ar气氛。所述的石墨烯改性磷酸盐复合粘接剂作为高温传感器用复合粘结剂的应用。应用时，按以下步骤进行：a将需粘结的表面清理干净，将石墨烯改性磷酸盐复合粘接剂均匀涂抹于待粘结表面上，厚度为0.5～1mm；b固定好粘结面，将其进行恒温固化，固化温度为70～130℃，时间为5～20h。优选，步骤b中所述固化温度为90～120℃，时间为10～20h。石墨烯材料具有优异的热学、力学性能以及优良的化学稳定性，目前已经成为新一代高性能功能材料。单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是迄今为止导热系数最高的碳材料。除此之外，石墨烯还具有优良的化学稳定性和阻隔性，其耐酸耐碱，不溶不胀，耐腐蚀性能突出。针对高温传感器的应用需求，本专利技术通过设计、添加功能石墨烯材料来对磷酸盐复合粘接剂进行改性，可有效解决导热低、提高粘接强度和抗冲击等性能。有益效果：本专利技术通过将石墨烯与固化剂主料及辅料球磨混合，使整个体系均匀混合，再加入磷酸盐胶黏剂混合静置固化。固化成型后，石墨烯在磷酸盐粘结剂中形成众多导热通道，从而大幅增加了粘结剂的导热性能。而石墨烯本身具有耐酸耐碱性，石墨烯形成的导热通道可阻挡外界酸碱物质的侵蚀，因此该粘结剂可以在恶劣的环境中得以使用。本专利技术的石墨烯改性磷酸盐复合材料适用于高温传感器、高温热电偶等耐温元件的封装，金属材料的粘结。具体实施方式下面结合具体实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1将氢氧化铜粉末、氧化铝与石墨烯浆料按1:0.01:0的质量比球磨混合，球磨速率为250r/min，时间为5h。将球磨产物放置于真空干燥箱中，抽真空至0.1Pa，80℃下保持2h。干燥产物经过高温煅烧得到粉末混合物，煅烧环境为N2气氛，煅烧温度为800℃，煅烧时间为5h。煅烧后得到的固化剂粉末混合物与液态磷酸盐胶黏剂按质量比1:1混合均匀。将需粘结的表面清理干净，将石墨烯改性磷酸盐复合材料均匀涂抹于待粘结表面上，厚度为0.5mm。固定好粘结面，将其放入恒温箱中静置固化，固化温度为90℃，固化时间为10h。实施例2将氢氧化铜粉末、氧化镁与石墨烯浆料(1％wt)按1:0.01:0.5的质量比球磨混合，球磨速率为250r/min，时间为5h。将球磨产物放置于真空干燥箱中，抽真空至0.1Pa，80℃下保持2h。干燥产物经过高温煅烧得到粉末混合物，煅烧环境为N2气氛，煅烧温度为800℃，煅烧时间为2h。煅烧后得到的固化剂粉末混合物与液态磷酸盐胶黏剂按质量比1:1混合均匀。将需粘结的表面清理干净，将石墨烯改性磷酸盐复合材料均匀涂抹于粘结面上，粘结剂厚度为1mm。固定好粘结面，将其放入恒温箱中静置固化，固化温度为90℃，固化时间为10h。实施例3将氢氧化铜粉末、氧化钙与石墨烯浆料(1％wt)按1:0.01:1的质量比球磨混合，球磨速率为250r/min，时间为5h。将球磨产物放置于真空干燥箱中，抽真空至0.1Pa，80℃下保持4h。干燥产物经过高温煅烧得到粉末混合物，煅烧环境为Ar气氛，煅烧温度为800℃，煅烧时间为2h。固化剂粉末混合物与液态磷酸盐胶黏剂按质量比1:1混合均匀。将需粘结的表面清理干净，将石墨烯改性磷酸盐复合材料均匀涂抹于粘结面上，粘结剂厚度为0.5mm。固定好粘结面，将其放入恒温箱中静置固化，固化温度为100℃，固化时间为10h。实施例4将氢氧化铜粉末、氧化镁与石墨烯浆料(0.5％wt)按1:0.01:0.5的质量比球磨混合，球磨速率为300r/min，时间为5h。将球磨产物放置于真空干燥箱中，抽真空至0.1Pa，90℃下保持2h。。干燥产物经过高温煅烧得到粉末混合物，煅烧环境为N2气氛，煅烧温度为500℃，煅烧时间为5h。煅烧后得到的固化剂粉末混合物与液态磷酸盐胶黏剂按质量比1:1混合均匀。将需粘结的表面清理干净，将石墨烯改性磷酸盐复合材料均匀涂抹于粘结面上，粘结剂厚度为0.5mm。固定好粘结面，将其放入恒温箱中静置固化，固化温度为100℃，固化时间为20h。实施例5将氢氧化铜粉末、氧化镁与石墨烯浆料(1％wt)按1:0.01:1的质量比球磨混合，球磨速率为350r/min，时间为5h。将球磨产物放置于真空干燥箱中，抽真空至0.1Pa，80℃下保持2h。干燥产物经过高温煅烧得到粉末混合物，煅烧环境为N2气氛，煅烧温度为800℃，煅烧时间为5h。煅烧后得到的固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯改性磷酸盐复合粘接剂，其特征在于，其主要由固化剂粉末混合物和液态磷酸盐胶黏剂制成，所述固化剂粉末混合物包括金属氢氧化物主料、金属氧化物辅料和石墨烯浆料；所述固化剂粉末混合物与液态磷酸盐胶黏剂的质量比为1:1～3。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性磷酸盐复合粘接剂，其特征在于，其主要由固化剂粉末混合物和液态磷酸盐胶黏剂制成，所述固化剂粉末混合物包括金属氢氧化物主料、金属氧化物辅料和石墨烯浆料；所述固化剂粉末混合物与液态磷酸盐胶黏剂的质量比为1:1～3。


2.根据权利要求1所述的石墨烯改性磷酸盐复合粘接剂，其特征在于，所述的金属氢氧化物主料为氢氧化铜、氢氧化锌、氢氧化锰中的一种；所述金属氧化物辅料为氧化镁、氧化铝、氧化钙中的一种或几种的组合；金属氢氧化物主料、金属氧化物辅料与石墨烯浆料的质量比为1:(0.01～0.1):(0.5～1)。


3.根据权利要求1所述的石墨烯改性磷酸盐复合粘接剂，其特征在于，所述的石墨烯浆料中的石墨烯的含量为0.2～1％。


4.权利要求1-3任一项所述的石墨烯改性磷酸盐复合粘接剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A将金属氢氧化物主料、金属氧化物辅料与石墨烯浆料通过球磨混合，球磨速率为50～500r/min，球磨时间为2～10h；
B将步骤A得到的球磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈丽明，戴鹏，吉成，王一峰，
申请(专利权)人：常州晶泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32