环氧基复合材料表面修补胶黏剂的研制

作者：孔宪志 孙东洲 孙禹

欢迎访问e展厅 展厅 2 复合材料/胶粘剂展厅 阻尼材料, 环氧树脂, 密封胶, 硅胶, 厌氧胶, ... 摘要：介绍了一种用于环氧基复合材料表面修补胶黏剂。该胶黏剂室温剪切强度大于15MPa，70℃剪切强度大于10MPa，密度低于0．85g/m3，有良好的耐高低温、湿热等性能。在湿热老化后，室温剪切强度为15．87MPa。在25个高低温循环后，室温剪切强度为18．68MPa。探讨了环氧树脂、固化剂、玻璃微球对性能的影响。实验结果表明，固化剂为25份，E一51与AFG一90质量比80：20时胶黏剂有良好的性能。 关键词：胶黏剂；复合材料；表面；环氧树脂 树脂基复合材料具有比强度和比刚度高、可设计性强、抗疲劳性能好、电磁性能优异、耐腐蚀性能好及容易整体成型等独特优点[1]，在飞机上得到了广泛的应用，有效地减轻了飞机的结构重量，提高了飞机的技战术性能。复合材料大量在飞机上使用也产生一系列问题，如复合材料部件在生产、使用和维护过程中，不可避免地会在表面发生缺陷或损伤，因此，需要对复合材料表面进行修理。 本文所研制的修补胶主要用于环氧树脂基复合材料的表面修补，要求胶黏剂室温剪切强度大于15MPa，70℃剪切强度大于10MPa，密度低于0．85g／cm，有良好的耐高低温、湿热等性能。 1·实验部分 1．1主要原材料E一51，工业品；液体丁腈橡胶，工业品；碳黑，工业品；聚酰胺，工业品；三乙烯四胺，试剂；玻璃微球，工业品；TDE一85，工业品；AFG一90，工业品。 1．2性能测试 1)高温剪切强度按GJB444—1988胶黏剂高温拉伸剪切强度试验方法测定。 2)剥离强度按GJB446—1988胶黏剂90°剥离强度试验方法测定。 3)室温剪切强度按GB7124—1986胶黏剂拉伸剪切强度测定方法测定。 4)冲击强度按GB／T6328—1999胶黏剂剪切冲击强度试验方法测定。 2·结果与讨论 2．1环氧树脂的影响 本文要研制的胶黏剂用于环氧树脂基复合材料表面修补，因此采用环氧体系胶黏剂。为了保证胶黏剂的固化速度和耐热性，在体系中加人多官能环氧。多官能环氧采用了TDE一85和AFG一90两种环氧树脂，主要是由于这两种环氧的黏度比较低，有利于空心玻璃微球加入。从表1看出，TDE一85和AFG一90两种环氧树脂的室温剪切强度和70℃剪切强度相差无几。 复合材料修补胶不但要求有高的剪切强度，还要有良好的剥离强度。而多官能环氧的加入对剥离强度产生不利的影响。表2是AFG一90环氧树脂对胶黏剂性能的影响。从表2可以看出不同含量的AFG一90环氧树脂对室温剪切强度和70％剪切强度没有较明显的影响，而对剥离强度有较大的影响。 2．2固化剂的影响 本文研制的胶黏剂要求25℃适用期在15～16min。我们采用不同份数的固化剂，测试胶黏剂的适用期，结果见表3。由表3确定固化剂的份数为25。同时，又测定了40份和25份固化剂对胶黏剂性能的影响，见表4。 2．3玻璃微球的影响 为了降低胶黏剂的密度，在胶中加入空心玻璃微球。我们选用两个厂家的产品进行了测试，结果从表5可以看出不同玻璃微球对胶黏剂的性能影响较大，尤其是对高温性能。 2．4时间对剪切强度的影响 研制的复合材料修补胶要求在40％固化4h后，室温放置24h后强度稳定。从图1可以看出，胶黏剂在固化后12h强度就达到稳定值。 2．5胶黏剂的老化性能 复合材料修补胶要求有良好的高低温、湿热性能，我们对TDE一85环氧树脂和AFG一90环氧树脂体系这两种性能进行了测试。从表6可以见到，TDE一85环氧树脂体系的胶黏剂的湿热性能不好。 3·结论 (1)体系中E一5l环氧树脂与AFG一90环氧树脂的比为80：20时，胶黏剂有优异的性能。 (2)固化剂选用25份时，胶黏剂有良好的性能和适用期。 (3)不同厂家的玻璃微球对胶黏剂的性能影响较大。 (4)TDE一85环氧体系胶黏剂湿热老化性能不好。 参考文献： [1]付立华．复合材料修补技术的研究[J]．今日科苑，2009，(10)：57～58． [2]肇研，段跃新，张锬，等．波音飞机先进复合材料修补树脂体系配方剖析[J]．航空制造工程，1997，(9)：19～21． [3]童谷生，孙良新，刘英卫．飞机结构损伤的复合材料胶接修补技术研究进展[J]．宇航材料工艺，2002，(5)：21～24，29． [4]王云英，孟江燕，丁祖群，等．航空先进聚合物基复合材料的修补[J]．航空维修与工程，2008，(2)：27～30．(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (7/31/2013)