我國航空航天工業(yè)的發(fā)展要求有配套的室溫固化耐熱膠粘劑。國內(nèi)這方面品種主要有北京航空材料研究院的ＳＹ系列,晨光化工院的ＤＧ系列,黑龍江省石化院的Ｊ系列。本文采用混合環(huán)氧樹脂作為膠粘劑的主體樹脂,用一種端胺基丁腈橡膠(ＡＴＢＮ)增韌環(huán)氧樹脂,選用聚酰胺類固化劑和叔胺類促進劑,研制了一種室溫固化耐熱膠粘劑,它的粘接強度、耐介質(zhì)性、耐熱性、電絕緣性能均較好并滿足某項目的技術(shù)要求。
1 實驗部分
1.1 原材料
環(huán)氧樹脂Ｅ 51,無錫;環(huán)氧樹脂ＡＧ 80,上海;聚酰胺類固化劑315,上海;增韌劑ＡＴＢＮ,進口;促進劑Ｓ1,自制;鈦白粉,天津。
1.2 粘接試樣的制備
常溫剪切試樣采用Ｔｉ6ＡＬ4Ｖ鈦合金,200℃剪切試樣采用ＬＹ12ＣＺ鋁合金,試片表面均經(jīng)噴砂處理,固化條件為25℃×7ｄ或80℃×4ｈ。
1.3 性能測試
剪切強度,ＧＢ/Ｔ7124-1986;適用期,ＧＢ/Ｔ7123.1-2002;耐介質(zhì)性,ＯＣＴ180517-83;絕緣性,ＧＢ10064-88。
2 結(jié)果與討論
2.1 膠粘劑配方的研究
為了滿足膠粘劑可室溫固化耐熱200℃的要求,采用高官能度環(huán)氧樹脂與雙酚Ａ型環(huán)氧樹脂混合,組成混合環(huán)氧樹脂,作為膠粘劑的主體樹脂;選用帶有端胺基活性官能團的丁腈橡膠ＡＴＢＮ進行增韌,使其在保證對膠粘劑有效增韌的同時,提高膠粘劑的交聯(lián)密度,從而提高膠粘劑的耐熱性,平衡膠粘劑韌性和耐熱性的矛盾;為了保證膠粘劑的常溫和低溫性能以及膠粘劑的反應活性,選用韌性和反應活性較好的聚酰胺類固化劑,同時選用自制的叔胺類促進劑來提高膠粘劑體系的反應活性,加入鈦白粉作為填料。按上述思路進行膠粘劑配方設(shè)計。表1所示為ＡＴＢＮ用量不同時膠粘劑經(jīng)80℃×4ｈ固化后的剪切強度。
從表1可見,增韌劑ＡＴＢＮ質(zhì)量分數(shù)為20份,其常溫剪切強度最高,達到37.2ＭＰａ,增韌劑用量為10～30份之間200℃剪切強度基本相當,本文選擇ＡＴＢＮ用量為20份進行以下試驗。
2.2 不同固化條件對粘接剪切強度的影響
經(jīng)不同條件固化后分別測試膠粘劑在室溫和200℃時的粘接剪切強度,其結(jié)果見表2。
從表2可見,此膠粘劑經(jīng)80℃×4ｈ固化比經(jīng)25℃×7ｄ固化后的室溫剪切強度高,這是室溫固化環(huán)氧膠粘劑的普遍特點,200℃的剪切強度2者基本相當,這可能與高溫下測試時膠粘劑繼續(xù)固化反應有關(guān)。
(待續(xù))
按ＧＢ/Ｔ7123.1-2002,通過黏度的測定來確定膠粘劑的適用期,圖1所示為膠粘劑在常溫下的黏度 時間曲線。
從圖1可見,常溫下膠粘劑的黏度隨時間的增加而增大,用線性回歸法得出曲線拐點處的坐標值為(77,238),此曲線在拐點處黏度迅速增大,此點的時間即為膠粘劑的適用期,此膠粘劑的適用期為77ｍｉｎ。
2.4 不同溫度下的粘接剪切強度
膠粘劑經(jīng)80℃×4ｈ固化后,在不同溫度下測試的粘接剪切強度列于表3。
從表3可見,此膠粘劑-60℃的剪切強度達30.3ＭＰａ,25℃的剪切強度最高,此后隨溫度的上升剪切強度下降,200℃的剪切強度為3.02ＭＰａ。
2.5 膠粘劑的耐介質(zhì)性能
按技術(shù)標準[2]對膠粘劑的耐介質(zhì)性能進行評定,根據(jù)標準試樣和少許固化的膠粘劑在介質(zhì)中保持30ｍｉｎ后的強度變化和質(zhì)量變化來判定的,強度下降率不大于20%,質(zhì)量變化為1%以下的為耐介質(zhì)性好。不同條件固化后在不同介質(zhì)中浸泡30ｍｉｎ前后,粘接件剪切強度和固化物質(zhì)量的變化分別示于表4、表5中。
從表4可見,標準試樣經(jīng)5種不同的介質(zhì)浸泡后均引起剪切強度變化,但下降值均在20%以內(nèi);從表5可見,此膠粘劑固化物經(jīng)5種不同的介質(zhì)浸泡后的質(zhì)量變化均在1%以內(nèi),說明此膠粘劑的耐介質(zhì)性較好。
2.6 膠粘劑的電性能
采用500Ｖ電阻搖表測試此膠粘劑固化物的絕緣電阻,大于500ＭΩ,說明此膠粘劑的電絕緣性能較好。
3 結(jié)論
采用ＡＴＢＮ對環(huán)氧樹脂增韌,可制成室溫固化耐熱200℃的膠粘劑。該膠粘劑具有較好的粘接強度、耐介質(zhì)性、耐溫性、電絕緣性能,滿足某項目的技術(shù)要求。
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