化工学科胶黏剂课程设计.doc

Harbin Institute of Technology 课程设计说明书 课程名称： 胶粘材料及工艺设计粘接铝材用胶粘剂化工学院高分子材料系2012.12.03—2012.12.07 哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名： 尉枫 院 （系）：化工学院高分子材料系 专 业： 高分子材料与工程 班 号：109141016 任务起至日期： 2012 年 12 月 03日至 2012 年 12 月 07 日 课程设计题目： 粘接铝材用胶粘剂1）所用胶粘剂需常温常压固化； 2）所用胶粘剂常温剪切强度15MPa； 3）所用胶粘剂具有良好的韧性； 完成全面的课程设计报告，要求3000字以上。根据设计题目的要求查阅相关资料。 设计胶粘剂的配方，计算各组分用量。 设计被粘材料的表面处理工艺设计胶粘剂粘接及固化工艺（配胶、涂胶、粘、固化）。 编写课设报告。 胶接铝材用胶粘剂 尉 枫1091410106 摘要：随着科技的发展，铝材在工程生活的应用日益广泛环氧型，在室温固化， 关键词： 环氧室温固化表面处理工艺粘接固化工艺 摘要 1 一、前言 3 二、铝材环氧胶粘剂组分选择 3 2.1环氧树脂的选择 3 2.2固化剂的选择 4 2.3促进剂的选择 4 2.4增韧剂的选择 4 2.5稀释剂的选择 5 2.6偶联剂的选择 5 2.7其他助剂 5 三、胶粘剂配方设计 5 四、被粘材料的表面处理工艺 6 4.1概述 6 4.2铝材表面处理工艺 6 4.2.2机械处理法 6 4.2.3化学处理法 7 五、胶接工艺 7 5.1配胶 7 5.2涂胶 7 5.3粘接 7 5.4固化 7 5.5测试 7 六、参考文献 8 一、前言 随着科技的发展，铝材在工程生活的应用日益广泛由于其不易焊接，而铆接和螺钉连接又会产生许多缺陷，因此经常采用胶黏剂胶接固定[1]。胶接技术简化了制造工艺，降低了制造成本，减轻了结构件的质量，提高了连接件的耐疲劳性能和可靠性[2,3]。环氧树脂且环氧树脂配方多种多样，可以各种要求的因此计划采用环氧树脂对铝材粘接，通过配方设计，使所可以常温常压固化，常温剪切强度15MPa，且具有良好的韧性。二、铝材环氧 2.1环氧树脂的选择 为能够室温固化，选用双酚A型环氧树脂E-51（f = 2）和AG-80（f = 4）配合使用。其中，AG-80为多官能度单体，增大体系活性，性能优良，作为E-51的改性剂来使用。 2.2固化剂的选择 酚醛胺是多元胺和甲醛、苯酚缩合反应所得到的一种改性多元胺固化剂，它毒性低，可以在室温下固化，其优点是固化速度快，能够在低温（0 ℃左右）、高湿条件下固化，缺点是放热量较大，固化物较脆。 故本设计选用酚醛胺T-31作为固化剂。 2.3促进剂的选择 为提高常温下固化速率，选用DMP—30作为促进剂，用量约为主固化剂量的5—15%。而且根据文献可知，DMP-30的用量直接影响环氧室温胶的适用期。DMP-30的用量越大，环氧胶的适用期越短。采用相同固化体系，通过实验可知，当总固化剂量为100g时，DMP-30的用量为12g，环氧胶的适用为40～45 min，适合于大面积粘接操作[4]。 2.4增韧剂的选择 环氧树脂增韧机理：增韧剂可含有( 也可不含有) 能与环氧树脂发生作用的活性基团, 但一般并不完全溶于环氧树脂中, 有时还和环氧树脂分相。理想的增韧结果可使固化环氧树脂对温度和速度都不敏感, 即增韧后使体系热形变温度下降甚微, 对高温性能影响不大,又使其内应力大大下降，抗冲击性能和本体断裂韧性有较大改善; 在不同速率外应力作用下胶层不容易开裂破坏, 而且增加对裂缝延伸的抵抗性, 同时可获得好的疲劳性能[5] 。 按增韧机理可分为化学增韧(增韧剂与环氧树脂发生化学交联)和物理增韧(增韧剂与环氧树脂不发生反应);近来研究较多的增韧剂主要有:橡胶类弹性体、热塑性树脂、纳米材料、液晶聚合物和柔性固化剂。 低分子聚酰胺固化剂几乎无毒、无挥发性，对皮肤刺激性很小。其固化物的机械性能、电性能均衡，耐冲击性能优良，特别是粘接性好。低分子聚酰胺虽然可以室温下固化，但其固化反应不完全，尤其是初始预固化时间较长，25 ℃下需要2~3 h才能预固化，10 ℃以下基本上不固化。通常需添加一定量的促进剂DMP-30来提高其固化速度[4]。 2.5稀释剂的选择 稀释剂的主要作用是降低环氧树脂配方体系的粘度，改善工艺性能。本设计选用活性稀释剂501，化学名：丁基缩水甘油醚(BGE)?