聚合物表面与界面.ppt

需要说明的是：固化时的升温速度应有一个合适的范围，升温过快时，由于温度过高，固化反应进行较快，固化过程中产生的挥发性小分子物质还未从胶层中扩散除去，胶黏剂已经初步固化，使得挥发性产物包含在胶黏剂中，形成蜂窝状结构，严重影响粘接效果，这一点对于多官能环氧树脂以及含环氧树脂稀释剂的胶黏剂十分重要，因此适当的升温速度可以减少挥发物的产生，有助于提高粘接强度和灌封。 第31页，共86页，2022年，5月20日，21点0分，星期五 6.固化压力的影响 提高固化压力可以使胶黏剂与被粘材料的表面紧密接触，使胶层致密，并保证胶层具有适当的厚度。但是压力过高会使胶层变薄及缺胶，导致强度下降；而压力过低则使挥发物产物不易扩散，胶层过厚，最终也会导致胶接强度下降。例如，J-27H耐高温胶黏剂粘接铝合金，180℃固化1h，固化压力0.1MPa时剪切强度为23MPa；固化压力0.03MPa时剪切强度仅为18MPa；固 化压力过高（如0.2MPa)，剪切强度只有20MPa。 第32页，共86页，2022年，5月20日，21点0分，星期五 7.固化时间的影响 任何固化过程都需要一定的反应时间和温度。如果反应时间过短，固化不完全，会导致粘接强度下降。一般延长固化时间可以提高粘接强度。在某些情况下先在一定的时间下使胶黏剂初步固化并达到一定的强度，然后在使用过程进一步固化。但在一般情况下后固化粘接强度不再变化。因此确定最佳固化时间对于提高固化强度是很重要的。 第33页，共86页，2022年，5月20日，21点0分，星期五 8.胶黏剂的影响 对于粘接件的剪切强度而言，通过提高胶黏剂的内聚强度，可以保证粘接件破坏时尽可能不发生在粘合层内部。但过分提高胶黏剂的内聚强度，容易造成其脆性过大，粘接件承受载荷时，不能很好的吸收外界能量，因此粘接件一旦受力很容易被破坏。当加入少量增韧剂或者增塑剂，可以使胶黏剂具有一定的韧性，很好地吸收外界载荷而提高粘接强度。但增韧剂过多会导致内聚强度的下降，从而降低剪切强度。例如，E-51环氧树脂，以4,4-二氨基二苯甲烷和间苯二胺的共混物作为固化剂在150℃固化2h，剪切强度为18MPa，当加入20份CTBN后，室温剪切强度为32MPa。 第34页，共86页，2022年，5月20日，21点0分，星期五 提高胶黏剂的剪切强度的另一个方法是选择具有良好极性的树脂或者改性剂，增加胶黏剂与被粘材料的亲和力。例如，聚氨酯改性环氧树脂与液体聚硫橡胶改性环氧树脂粘接铝型材时，聚氨酯改性环氧树脂的室温剪切强度可达20MPa，而液体聚硫橡胶改性环氧树脂仅14MPa。这是由于聚氨酯分子结构中含有大量的极性键，对铝型材有良好的亲和性能，而聚硫中则没有。 第35页，共86页，2022年，5月20日，21点0分，星期五 提高胶黏剂的剥离强度主要是通过提高其韧性实现的，通常方法是加入橡胶等增韧剂或增塑剂。例如，以CTBN改性的E-51环氧树脂作为J-150铝合金胶接结构修补胶黏剂，120℃固化2h，常温剥离强度可达8.5KN/m以上，常温剪切强度为34MPa，130℃时剪切强度为17MPa。增韧剂的极性大小对剥离强度也有较大影响。增韧剂极性越大，剥离强度则越高。如同样分子量的CTBN，CN含量高的剪切强度和剥离强度高。 第36页，共86页，2022年，5月20日，21点0分，星期五 另外，增韧剂分子的结构对剥离强度也有较大的影响。一般而言直链增韧剂优于支链增韧剂，这是由于直链增韧剂受外力作用时，能量吸收传递较远；而支链较多的增韧剂能量传递近、吸收效果差、材料易被破坏。采用多官能树脂或刚性强的树脂时，加入橡胶增韧剂的同时再加入少量过渡刚性的树脂，可使多官能刚性树脂与柔性橡胶界面形成过渡层。从而更好地吸收外界能量、提高韧性。 第37页，共86页，2022年，5月20日，21点0分，星期五 三、常用树脂胶黏剂 1.环氧树脂胶黏剂 环氧树脂作为一种粘接强度高、耐久性能及综合性能优异的胶黏剂，广泛用于国民经济各个领域。其主要特点是： 粘接强度高，环氧胶中含有大量的环氧官能团、-OH 、-O- 、-NH 、-COO-等极性基团，因此粘接强度高，最高剪切强度可达60MPa以上，剥离强度可达8-13KN/m； 收缩率小，尺寸稳定性好，环氧树脂固化时几乎没有小分子物质生成，加入某些改性剂如高岭土等可进一步降低膨胀系数； 稳定性好，环氧树脂具有良好的耐介质性能和耐湿热老化性能，目前航空航天多以聚砜或丁腈橡胶改性环氧树脂作为结构胶黏剂。 第38页，共86页，2022年，5月20日，21点0分，星期五 例如，飞机机翼蒙皮等部位的粘接主要以聚砜改性