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环氧胶粘剂绝妙配方设计
添加时间:2017.04.17

怎样才能设计出环氧胶黏剂的最佳配方?要设计出环氧胶黏剂的最佳配方,达到所要求的胶接性能,就必须了解环氧胶黏剂的粘附机理和胶接的破坏机理。我国在这方面已做了大量研究,并提出了许多理论,虽然都还存在一些不足之处,但是已阐明和解决了不少实际问题,大大推动了环氧胶黏剂的开发应用。环氧树脂胶黏剂配方设计的基本原则,首先要把握好以下三个方面:一是胶黏剂阶性质与胶接性能的关系;二是所需环氧胶黏剂关键性能的主要依据;三是环氧胶黏剂配方设计的步骤和方法。怎样设计出环氧胶黏剂的最佳配方?要设计出环氧胶黏剂的最佳配方,就必须了解环氧胶黏剂的粘附机理和胶接的破坏机理。这阐明和解决了不少实际问题,推动了环氧胶黏剂的开发应用。

 

一、确定所需环氧胶黏剂关键性能的主要依据

 

1、按接头中胶层的受力状态和大小选择胶黏剂的性能。若为“面受力”,宜选用内聚强度和粘附强度大、韧性好的胶黏剂。若为“线受力”则宜选用韧性好、模量较小、断裂伸长率较大的胶黏剂。受疲劳或冲击载荷时宜选用韧性好的胶黏剂。

 

2、按被粘物的性质选择胶黏剂。刚性大的脆性材料(如玻璃、陶瓷、水泥、石料等)宜用强度高、硬度和模量大、不易变形的胶黏剂。钣金件和结构件等坚韧、高强的刚性材料,由于承载大并有剥离应力、冲击和疲劳应力,宜用强度高、韧性大的结构胶黏剂,如环氧-丁腈胶。柔软及弹性材料(塑料薄膜、橡胶等)一般不用环氧胶。也可选用柔性大的环氧胶。多孔性材料(泡沫塑料、海损等)宜用教度较大、柔性好的环氧胶。极性小的材料(聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等)应先经表面活化处理后再用环氧胶粘接。

 

3、按使用温度选择胶黏剂。胶黏剂的玻璃化温度Tg一般应大于最高使用温度。通用型环氧胶黏剂的使用温度约为-40~+80℃。使用温度高于150℃时宜用耐热胶黏剂。使用温度在-70℃以下时宜用韧性好的耐低温胶黏剂,如环氧-聚氨酯胶、环氧-尼龙胶等。冷热交变对接头破坏较大,宜用韧性好的耐高低温胶,如环氧—尼龙胶等。

 

4、按其他使用性能要求选择胶黏剂。如耐水性、耐湿热性、耐老化性、耐腐蚀性、介电性等。

 

5、按工艺要求(固化温度、固化速度、教度、潮面或水中固化等)选择胶黏剂。所选出的胶黏剂常常不能同时满足所有的要求。这就需要正确地判断哪些性能是所需胶黏剂的主要性能(关键性性能),哪些是次要性能。并按照确保主要性能,兼顾其他性能的原则设计胶黏剂配方。

 

二、环氧胶黏剂配方设计的步骤和方法

 

首先应根据使用性能和允许的固化工艺条件,判断采用环氧胶黏剂是否有可能,在性能价格比上是否有优势。然后大体上按照以下步骤进行配方设计。

 

(1)初步判断所需环氧胶黏剂的主要性能是哪些,次要性能是哪些。

 

(2)本着确保主要功能,兼顾其他功能的原则,按照组分材料的结构和性能与胶黏剂性能的关系来确定胶黏剂的初步配方(胶黏剂的组配和配比)。还应考虑成本及组分材料的来源.主要包括:①先选配环氧树脂固化体系。按化学当量计算树脂和固化剂的理论用量。对催化剂和促进剂用量则参考经验数据。②再选配其他助剂。参照经验数据或试配法选定初步用量(配比)。组分材料的在选配时还应注意组分材料之间的相互影响。

 

(3)按照主功能最优,其他功能适当的原则对初步配方进行优化。如采用正交回归分析法等,并借助计算机辅助设计,经过综合权衡最后定出最佳配方。必须指出按标难方法测出的胶接强度,并不是实际接头的强度。这是因为胶接强度不仅与胶黏剂和被粘物阶性质有关,而且还受接头的形式和几何尺寸、胶接工艺条件、环境温度和湿度、加载方式,和速度等因素的影响。实际接头和标准试样在这些方面并不完全相同。所以对实际结构件还要进行模拟件的强度测试,必要时还必须对实际胶接件直接进行破坏性强度测试。


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