研究报告及专论
粘 接 2005,26(1)
ATBN 改性的耐高温环氧胶粘剂的研究
赵升龙,刘清方,梁滨,陶树宇
(北京航空材料研究院,北京100095)
收稿日期:2004-04-16
作者简介:赵升龙(1975-),男,硕士,北京航空材料研究院12室,工程师。
摘要:介绍了一种用端胺基丁腈橡胶(AT BN)增韧的环氧树脂胶粘剂,该胶可在室温下固化并具有较好的粘
接性能、耐介质性能和电绝缘性能,使用温度为-55~200e ,可满足耐高温的需要。
关键词:环氧树脂;室温固化;耐热胶粘剂
中图分类号:TQ 433.4+.37 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2005)01-0007-02
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(A TBN)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 251,无锡;环氧树脂AG 280,上海;聚酰胺类固化剂315,上海;增韧剂AT BN,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,200e 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25e @7d 或80e @4h 。
1.3 性能测试
剪切强度,GB/T 7124-1986;适用期,GB/T 7123.1-2002;耐介质性,OCT180517-83;绝缘性,GB 10064-88。
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200e 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80e @4h 固化后的剪切强度。
Tab.1 Shear strength of different compos i tion adhes ives
表1 不同配方胶粘剂的剪切强度
AT BN/份5102030室温剪切强度/MPa 29.032.837.236.4200e 剪切强度/MPa
2.84
3.23
3.02
3.48
注:混合环氧树脂100份,31565份,S15份,钛白粉30份。
从表1可见,增韧剂AT BN 质量分数为20份,其常温剪切强度最高,达到37.2MP a,增韧剂用量为10~30份之间200e 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200e 时的粘接剪切强度,其结果见表2。
Tab.2 Effe ct of curi ng condition on bonding s hear s trength
表2 固化条件与粘接剪切强度的关系
固化条件测试温度/e
剪切强度/MPa
80e @4h 2537.280e @4h 200 3.0225e @7d 2529.525e @7d
200
3.00
从表2可见,此胶粘剂经80e @4h 固化比经25e @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,200e 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。
2.3 胶粘剂适用期的研究
按GB/T 7123.1-2002,通过黏度的测定来确定胶粘剂
#
7#
A TBN改性的耐高温环氧胶粘剂的研究ZHA N JIE2005,26(1)
的适用期,图1所示为胶粘剂在常温下的黏度2时间曲
线。
Fig.1Relations hip between adhesive vis cos ity and tim e
图1胶粘剂的黏度2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77m in。
2.4不同温度下的粘接剪切强度
胶粘剂经80e@4h固化后,在不同温度下测试的粘接剪切强度列于表3。
Tab.3B onding s hear s trength at d i fferent temperatures
表3不同温度下的粘接剪切强度
测试温度/e-602580150200
实测值/MPa30.337.220.5 4.12 3.02
从表3可见,此胶粘剂-60e的剪切强度达30.3MPa, 25e的剪切强度最高,此后随温度的上升剪切强度下降, 200e的剪切强度为3.02M Pa。
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。
Tab.4Shear strength of bonded specimens after m edium s oaki ng 表4粘接件经介质浸泡的剪切强度变化
项目
80e@4h25e@7d
剪切强
度/MPa
变化率/%
剪切强
度/MPa
变化率/%未浸泡35.8)33.5)
航空润滑油36.3+1.429.5-11.9
航空煤油36.8+2.827.3-18.5丙酮35.4- 1.127.3-18.5
酒精34.9- 2.527.8-17.0
人工海水31.9-10.931.0-7.5 Tab.5Mass change of cured adhesive after m ed i um s oaki ng 表5胶粘剂固化物经介质浸泡的质量变化项目
80e@4h25e@7d
未浸前
质量/g
浸泡后
质量/g
变化率
/%
未浸前
质量/g
浸泡后
质量/g
变化率
/%航空润
滑油
19.0019.00+0.0112.8612.86+0.02
航空煤油16.1116.11+0.0114.2114.21+0.01丙酮26.9026.93+0.1137.7837.99+0.54酒精20.3220.34+0.0816.4416.51+0.47
人工海水12.6912.69+0.0113.7013.70+0.02 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500M8,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 e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。
参考文献
[1]赵颖,等.AT BN改性环氧树脂胶粘剂粘接性能的研究
[C].2001北京国际粘接技术研讨会论文集.
[2]俄罗斯国家标准.胶粘剂的选择、用途和性能[S]. 31
80517-83.
Study on high2temperature resisting epoxy adhesives
modified by ATBN
ZH AO Sheng2long,LI U Qing2fang,LI ANG Bin,T AO Shu2yu
(Beijing Institute of Aer onautica l Mater ials,Beijing100095,China)
Abstr act:In this paper an epoxy adhesive toughened with amine2ter minated butadiene acr ylonitr ile rubber(AT BN)was in2 t roduced.The adhesive is room temperature curable and has good bonding pr operties,resistance to medium and electrical insula2 t ing proper ties.Its service temper atur e scope is-55~200e.
Key words:epoxy resin;r oom t emperat ur e cur ing;heat r esist ant adhesive
#
8
#。