虽然环氧胶黏剂的粘接强度比较高,但对于一些高强结构粘接仍感不足,还需进一步提高粘接强度,可通过如下一些途径进行增强。
一、采用高性能环氧树脂
一些高性能的环氧树脂,如AG-80、AFG-90、酚醛环氧树脂、双酚F环氧树脂、双酚S环氧树脂、液晶环氧树脂、TDE-85(90)、731等,单独配合或与双酚A型环氧树脂共混,都具有很高的粘接强度。液晶环氧树脂是一种高度分子有序,深度分子交联的聚合物网络,可形成自增强结构,力学性能相当优异。少量液晶环氧树脂与E-44环氧树脂共混,固化物的拉伸强度和冲击强度明显提高。
二、引入高性能液体橡胶和热塑性树脂
活性端基液体橡胶如端羧基液体丁腈橡胶(CTBN),其羧基可与环氧基反应,并在固化过程中析出形成分散相,呈“海岛结构”,既增韧又增强。
高性能热塑性树脂,如聚砜、聚醚砜、尼龙、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚醚酮、双马来酰亚胺、氰酸酯树脂等,连续贯穿于环氧树脂网络中,形成互穿网络结构,可以大幅提高粘接强度。例如环氧-聚砜胶粘接铬钼钢的室温剪切强度58.8~63.7MPa;150℃时为24.5~29.4MPa。环氧-尼龙胶粘接铝合金20℃的剪切强度41.2MPa;120℃时为5.3MPa。E-51/BMI/DDM/CTBN=100/100/85/30(质量比),140℃/6h固化后剪切强度>40MPa。
三、选用增强性固化剂
固化剂对环氧胶黏剂的粘接强度有重要影响,选用能使环氧胶固化后粘接强度高的固化剂,如双氰胺、间苯二胺、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯砜、低分子聚酰胺(315、3051)、G-328、端氨基聚醚、105缩胺、甲基六氢苯酐、均苯四酸二酐/苯酐(20/28)、2-乙基-4-甲基咪唑、线性酚醛树脂等。
环氧树脂预先与CTBN接枝,以多醚胺(聚醚胺)作为内增韧型固化剂,采用双重增韧体系,使室温固化环氧胶黏剂的室温剪切强度达到35MPa。90°剥离强度超过3.5kN/m。
四、加增强性填充剂
填充剂的加入降低了固化物的热膨胀系数和固化收缩率,减小了内应力。当超负荷作用出现裂纹时,有填料的胶层还能阻止裂纹扩展,从而提高了粘接强度。例如用于金属结构粘接的环氧胶黏剂,加入适量的铁粉可提高剪切强度。增强性的填充剂有硅微粉、白炭黑、硅灰石粉、氧化铝、超细硅酸铝、轻质氧化镁、滑石粉、海泡石粉、凹凸棒土粉、超细煅烧高岭土、氧化铁粉、铁粉、铝粉、锌粉、玻璃磷片、不锈钢鳞片、白云石粉等。
五、纳米材料增强
纳米微粒均匀分散于环氧胶黏剂中,可收到增强、增韧的双重效果。将有机化处理后的蒙脱土,通过插层复合的方法制得纳米蒙脱土—环氧胶黏剂,剪切强度达到21.6MPa,其他性能也优于一般环氧胶黏剂。纳米SiO2、纳米CaCO3、纳米Al2O3、纳米TiO2、纳米SiC、碳纳米管、多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)、纳米纤维等都可用作环氧胶的增强剂。POSS是完全杂化的笼状结构,可通过均聚、接枝或表面连接加入到环氧树脂中,它的小尺寸相当于纳米尺度的增强纤维。
在环氧胶黏剂中添加纳米颗粒,可显著提高环氧胶与钢铁间的黏合强度。不同种类的纳米粒子最佳用量不同,2%纳米Al2O3可使环氧胶粘接体系黏合强度提高4.8倍;8%纳米SiO2提高2.2倍;2%纳米CaCO3提高1.5倍。其原因可能是均匀分散的纳米颗粒增强了环氧胶与钢铁间的原有化学键,或是产生了新的化学键。同时未加纳米颗粒的环氧胶与钢铁粘接易发生界面破坏,而添加纳米粒子的环氧胶粘接钢铁,随着表面粗糙度的增大,则由界面破坏变为混合破坏。
六、无机晶须增强
晶须是在特殊条件下以单晶形式生长而成的直径极小的纤维,具有高度有序的原子排列结构,因而可接近原子间价键的理沦强度,用于增强环氧胶黏剂潜力极大。可用的晶须有氧化锌晶须、硫酸钙晶须、碳酸钙晶须、硼酸铝晶须、钛基晶须、羟基磷灰石晶须、氢氧化镁晶须、碱式硫酸镁晶须、碳化硅晶须等。
七、纤维增强
玻璃纤维、碳纤维、芳香族聚酰胺纤维(Kevlar纤维)、维纶纤维、聚乙烯醇纤维、聚苯硫醚纤维、不锈钢纤维、玄武岩纤维、莫来石纤维等都可对环氧胶黏剂增强。
八、硅烷偶联剂增强
加入适当适量的硅烷偶联剂,如KH-560、KH-550、KH-580、KH-590、KH-792、南大-42、南大-73、A-186、A-1160等,都能有效提高环氧胶黏剂的粘接强度。例如环氧胶粘接铝,加入KH-550(1%)的剪切强度为11.6MPa;而无偶联剂的仅为9.7MPa。
九、使用膜状环氧胶
膜状环氧胶简称环氧胶膜,制造时多选用相对分子质量高的双酚A型固体环氧树脂和多官能环氧树脂。在粘接时胶膜容易保证胶层的厚度均匀一致,因此粘接强度很高。 环氧树脂 - www.epoxy8.com -(责任编辑:admin) |