我国航空航天工业的发展要求有配套的室温固化耐热胶粘剂。国内这方面品种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,黑龙江省石化院的Ｊ系列。本文采用混合环氧树脂作为胶粘剂的主体树脂,用一种端胺基丁腈橡胶(ＡＴＢＮ)增韧环氧树脂,选用聚酰胺类固化剂和叔胺类促进剂,研制了一种室温固化耐热胶粘剂,它的粘接强度、耐介质性、耐热性、电绝缘性能均较好并满足某项目的技术要求。
1 实验部分
1.1 原材料
环氧树脂Ｅ 51,无锡;环氧树脂ＡＧ 80,上海;聚酰胺类固化剂315,上海;增韧剂ＡＴＢＮ,进口;促进剂Ｓ1,自制;钛白粉,天津。
1.2 粘接试样的制备
常温剪切试样采用Ｔｉ6ＡＬ4Ｖ钛合金,200℃剪切试样采用ＬＹ12ＣＺ铝合金,试片表面均经喷砂处理,固化条件为25℃×7ｄ或80℃×4ｈ。
1.3 性能测试
剪切强度,ＧＢ/Ｔ7124-1986;适用期,ＧＢ/Ｔ7123.1-2002;耐介质性,ＯＣＴ180517-83;绝缘性,ＧＢ10064-88。
2 结果与讨论
2.1 胶粘剂配方的研究
为了满足胶粘剂可室温固化耐热200℃的要求,采用高官能度环氧树脂与双酚Ａ型环氧树脂混合,组成混合环氧树脂,作为胶粘剂的主体树脂;选用带有端胺基活性官能团的丁腈橡胶ＡＴＢＮ进行增韧,使其在保证对胶粘剂有效增韧的同时,提高胶粘剂的交联密度,从而提高胶粘剂的耐热性,平衡胶粘剂韧性和耐热性的矛盾;为了保证胶粘剂的常温和低温性能以及胶粘剂的反应活性,选用韧性和反应活性较好的聚酰胺类固化剂,同时选用自制的叔胺类促进剂来提高胶粘剂体系的反应活性,加入钛白粉作为填料。按上述思路进行胶粘剂配方设计。表1所示为ＡＴＢＮ用量不同时胶粘剂经80℃×4ｈ固化后的剪切强度。
从表1可见,增韧剂ＡＴＢＮ质量分数为20份,其常温剪切强度最高,达到37.2ＭＰａ,增韧剂用量为10～30份之间200℃剪切强度基本相当,本文选择ＡＴＢＮ用量为20份进行以下试验。
2.2 不同固化条件对粘接剪切强度的影响
经不同条件固化后分别测试胶粘剂在室温和200℃时的粘接剪切强度,其结果见表2。
从表2可见,此胶粘剂经80℃×4ｈ固化比经25℃×7ｄ固化后的室温剪切强度高,这是室温固化环氧胶粘剂的普遍特点,200℃的剪切强度2者基本相当,这可能与高温下测试时胶粘剂继续固化反应有关。
(待续)
按ＧＢ/Ｔ7123.1-2002,通过黏度的测定来确定胶粘剂的适用期,图1所示为胶粘剂在常温下的黏度 时间曲线。
从图1可见,常温下胶粘剂的黏度随时间的增加而增大,用线性回归法得出曲线拐点处的坐标值为(77,238),此曲线在拐点处黏度迅速增大,此点的时间即为胶粘剂的适用期,此胶粘剂的适用期为77ｍｉｎ。
2.4 不同温度下的粘接剪切强度
胶粘剂经80℃×4ｈ固化后,在不同温度下测试的粘接剪切强度列于表3。
从表3可见,此胶粘剂-60℃的剪切强度达30.3ＭＰａ,25℃的剪切强度最高,此后随温度的上升剪切强度下降,200℃的剪切强度为3.02ＭＰａ。
2.5 胶粘剂的耐介质性能
按技术标准[2]对胶粘剂的耐介质性能进行评定,根据标准试样和少许固化的胶粘剂在介质中保持30ｍｉｎ后的强度变化和质量变化来判定的,强度下降率不大于20%,质量变化为1%以下的为耐介质性好。不同条件固化后在不同介质中浸泡30ｍｉｎ前后,粘接件剪切强度和固化物质量的变化分别示于表4、表5中。
从表4可见,标准试样经5种不同的介质浸泡后均引起剪切强度变化,但下降值均在20%以内;从表5可见,此胶粘剂固化物经5种不同的介质浸泡后的质量变化均在1%以内,说明此胶粘剂的耐介质性较好。
2.6 胶粘剂的电性能
采用500Ｖ电阻摇表测试此胶粘剂固化物的绝缘电阻,大于500ＭΩ,说明此胶粘剂的电绝缘性能较好。
3 结论
采用ＡＴＢＮ对环氧树脂增韧,可制成室温固化耐热200℃的胶粘剂。该胶粘剂具有较好的粘接强度、耐介质性、耐温性、电绝缘性能,满足某项目的技术要求。
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