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150040院石油化学研究院胎尔滨黑龙江省科学院石油化学研究院胎尔滨150040【正文语种】中文TQ
433.4伸图分类】胶黏剂底胶是用于金属结构件粘接前,喷涂于被粘基材]4表面,与胶膜配套使用,进行结构件粘接的一种胶液口-底胶的作用一方面是当金属件完成表面处理后不能马上进行粘接时,底胶可以保护金属表面不被氧化;另一方面底胶中T殳加入抑制腐蚀剂,与胶膜所构成的胶接体系,可增加金属胶接件的耐久、耐湿热性能;另外,底胶在金属表面具有良好的浸润性,形成金属与胶膜的过渡层,能有效增强胶膜与金属基材的附Cytec BR127着力目前,国内外已研发出多款环氧型底胶如公司、黑龙[]J-100,J-1175-8江省科学院石油化学研究院等双马胶膜的使用量逐年增加,但环氧型底胶与双马胶膜一起使用时,匹配性不好,严重的造成粘接[9-失效等问题近年来,国内外陆续报道了双马底胶的相关研究均本研究采用双马来酰亚胺树脂为主体树脂,以嵌段共聚物为增韧剂,采用复配溶剂并配合偶联剂和抑制腐蚀剂制备了一种双马来酰亚胺树脂基缓蚀底J-188J299胶该底胶可与黑龙江省科学院石油化学研究院双马胶膜配合使甩同时具有良好的适用性,通用于其他以双马树脂为主体树脂的胶膜体系该底胶具有耐高温、胶接可靠性高、耐湿热老化性能好、储存期长等特点,可满足与双马树脂基胶膜配合胶接使用要求,可在航空航天领域耐高温金属]6-
20.结构件及金属与复合材料结构件的制造中获得应用口
1.1主要实验原料44BDM-双马来酰亚胺二苯甲烷树脂,工业品,洪湖市双马新材料科技有限司;二饰丙基双酚ADP,工业品,河南省沁阳市天益化工有限公司;丙稀酸酯嵌公A E-51,段共聚物,黑龙江省科学院石油化学研究院,自制;双酚型环氧树脂44-DDS,工业品,无锡环氧树脂厂;二氨基二苯硼工业品,上海群力化工有Y-KH-550,限公司;偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷工业品,辽宁省盖州市恒达化工有限公司;抑制腐蚀剂珞酸锢,工业品,重庆福斯达化工;丙酮,分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司;环己酮,分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司
1.2底胶的制备℃175,在装有机懒拌装置、温度计的三口烧瓶中,加入环氧棚旨,加热升温至℃170~180再加入丙慌酸酯嵌段共聚物,在损拌状态下加热保持温度并保20~40min A,温后得到增韧树脂冷却至室温备用;在另一套装有机械搅拌装;DP,135t置、温度计的三口烧瓶中,加入一定量的油浴升温至然后加入BDM,1350c
0.5h,B等摩尔比搅拌至全部溶解,预聚得到预聚树脂A B将增韧树脂和预聚树脂溶于丙酮中,充分报拌至溶解于丙酮中或形成均DDS DDS匀的乳状液,将倒入环己酮中,搅拌至完全溶解于环己酮;将环己酮溶液倒入丙酮溶液中,再加入偶联剂和抑制腐蚀剂,在密闭的搅拌装置中10%~15%混合搅拌均匀底胶中不挥发物质量含量为质量分数,下同,
0.5%~
2.0%,缓蚀剂占不挥发物含量的每次使用前摇晃均匀13基体树脂性能测定
1.
3.1仪器设备GT-7073GT-7017GT-7005型落球冲击试验机;型热老化试验箱;型湿热老化GT-7004Instron4505DSC7试验箱;型盐雾老化试验箱;型电子材料试验机;型TGA4000DMS6100差示扫描量热分析仪;型热重分析仪;型动态热机械分析JEM-2100仪;型透射电子显微镜底胶基本性能测试双马底胶基本性能测试参GJ照B1388-1992高耐久性结构
1.
3.2性能测试方法GB/T23989—2009;胶接用缓蚀底胶规范进行包括耐甲基乙基酮擦拭参照GB/T9286—1998;GB1732—1993;交叉划线附着力测试参照抗冲击性能参照GB/T6739—2006;GJB
150.ll—1986;铅笔硬度参照耐盐雾性能参照底胶厚度GBT
13452.2—2008测试参照底胶基本性能测试用金属板采用铝合金牌号2A
121.6mm,HB/Z197—1991为厚度为表面按照《结构胶接铝合金磷酸阳极化工艺规范》进行处理耐热性能测试包括玻璃化转变温度和热失重分析玻璃化转变温度采用DMA18mmx5mmxl.5mm,1Hz,法,采用三点弯曲加载模式,样条尺寸频率℃℃5/min;TG10/升温速率热失重分析采用法,条件为限气氛,升温速率℃min,25~800测试温度范围:o℃DSC5,10,15,20/min,反应放热情况分析采用法,升温速率为测试温度范℃25~350,围为氮气气氛GB/T7124-2008胶黏剂的力学性能测试剪切强度测试按照进行,测试试样5GB/T1457-20055不少于个;滚筒剥离强度按照进行,测试试样不少于个2mm2A12剪切强度测试基材为厚的铝合金试片,搭接面积20mmxl5mm,90°03mm2A
121.6mm剥离强度为薄板厚铝合金试片,厚板为2A12HB/Z197-91厚铝合金试片,试片表面按照《结构胶接铝合金磷酸阳极So化工艺规范》进行处
2.1固化反应放热特点及固化工艺的确定T-P DSC固化工艺温度的确定,常采用外推法实验得知曲线的特征温度均B BB随升温速率不同而变化,而且随增加而提高其原因可解释是较高时,体系吸收能量时间较短,从外界吸收的能量较少,即反应的滞后较多,因此温度会相应提高这就是在测定某一热固性材料的固化温度时,升温速率与固化温度几乎线性变化的原因,并因此使树脂的实际固化温度与实验值难以统一为此,通常采用不同-T BB的升温速率测试得出不同的放热峰值,然后用图外推法以求得固化1工艺温度的参数值再从实践应用中找出最佳值图为不同升温速率下DSC1的曲线,从图可以看出固化温度变化规律,找出特征峰温度值,将各Ti,Tp Tf特征温度起始反应峰顶温度和反应结束温度分别对日作图,并进行223B3线性回归,结果见图将图的条直线外推到等于零时的点温度取作01305C,固化工艺的特征温度,分别定义为固化起始温度为固化温度为℃℃
200.1,
286.5后处理温度为这种预测工艺参数的方法对确定体系最佳固0化工艺具有一定的指导作用同时结合实际双马胶膜固化工艺经验以及双马底胶流平性和底胶溶剂共沸℃℃23/30min+80/30min熔点等特性,确定本研究双马底胶固化工艺为烘干℃℃℃135xlh+200x3h230x3h溶剂,再经过固化,可选择后处理
2.2双马底胶基本性能)1,将制备得到的双马来酰亚胺树脂基底胶(性能见表在通风环境下用喷枪HB/Z197-1991喷涂或用刷子刷涂于按照磷酸阳极化进行处理好的铝合金基℃℃23/30min+80/30min材表面,底胶板经过烘干溶剂,再进行℃℃135xlh+200/3h5~8固化,固化后测试底胶厚度为即]1从表中可以看到,双马底胶固化后可耐丁酮溶剂反复擦拭;附着力强,划格区胶带撕离后无漆膜脱落;耐冲击性能好,无开裂掉皮现象;漆膜表面6H;30d硬度大,铅笔硬度大于航空介质中浸泡后无起泡、无分层现象,浸6H泡后划格试验无脱漆现象,铅笔硬度仍然大于;耐盐雾实验结果表明固
3.2mm化后的底胶无起泡、无分层现象,底胶划线超过以外无老化现象;另外,该双马底胶的耐湿热、耐热老化性能优异综上所述,该双马底胶的GJB1388-1992基本性能满足高耐久结构胶接用缓蚀底胶艇要求
2.3双马底胶耐热性研究3DMA DMAtan8图为固化后双马底胶曲线,通过测试的曲线可以看出,该底,℃2W3h238,2303h胶耐热性好固化后玻璃化转变温度为后处理后耐热℃268性进一步提高,玻璃化转变温度高达一般情况下,胶黏剂长期使用温030~4TC度在玻璃化转变温度以下左右4TG,TG图为双马底胶固化物曲线曲线进一步说明该底胶耐热性好,耐热老℃2005%384,2300c5%化性能优异固化后热失重温度为后处理后热℃407失重温度为o
2.4双马底胶与双马胶膜匹配力学性能双马树脂基底胶与双马树脂胶膜配合使用,粘接强度操作方法及固化温度如下底℃℃23/30min+80/30min,胶板经过烘干溶剂后,铺贴双马胶膜,组装实验件,再按照相匹配的双马胶膜固化制度进行固化22表为双马树脂基底胶配合双马胶膜单搭接剪切强度测试值,从表可以看到,J-188双马树脂基底胶与双马胶膜配合使用时,可增加双马胶膜粘接强度,剪10%200切强度提高以上,尤其值得一提的是湿热老化后翦切强度保持率从
85.2%
95.5%,J-299提高到说明喷涂底胶后防腐蚀性能效果好底胶与双马胶膜配合J-299使用时,基本保持了双马胶膜粘接强度,湿热老化性能得到提高3剥离强度是表征胶黏剂韧性的重要指标表为双马树脂基底胶配合双马胶3J-18890膜剥离强度,从表可以看出采用双马胶膜配合双马底胶使用后,
20.3N/cm
42.0N/cm,107%J-299板/板剥离强度从增加到提高到为高韧性102%双马胶膜,基础强度高,配合双马底胶使用后剥离强度提高了5图为底胶固化物的透射电镜照片,从微观照片中可以看到,丙烯酸酯嵌段共聚物在底胶中分布均匀,由于丙烯酸酯嵌段共聚物韧性好,可有效分散破坏应力,所以韧性提高明显,这在剥离强度上已经得到了验证23从表和表中数据综合比较,使用双马底胶后,双马胶膜的粘接强度提高胶黏剂粘接强度提高是因为双马胶膜流动性没有双马底胶流动性好,使用双马底胶后,底胶在金属表面具有良好的浸润性,胶液可以深入金属表面微观毛细结构中,形成金属与胶膜的过渡层,能有效增强胶膜与金属基材的附着力,提高了胶接强度
2.54双马底胶贮存期表为双马底胶贮存期内粘接强度,表中数据采用J-188双马胶膜与双马底胶配合使用进行粘接,进行了力学性能测试结果表明,贮存期内粘接强度基本保持不变,说明该双马底胶贮存期长,贮存期内性能稳定Q采用丙烯酸酯嵌段共聚物僧韧双马树脂,使双马底胶获得良好韧性,双马J-188107%;底胶与双马胶膜配合使用时,双马胶膜剥离强度提高了双马℃2003h238底胶耐热性能优异,固化后玻璃化转变温度为02双马底胶固化后可耐丁酮反复擦拭、附着力强、耐冲击性能好、表面硬度大,耐航空介质、耐环境性能优异,满足底胶工程应用要求3J-188双马底胶与双马胶膜匹配性好,使用双马底胶后双马胶膜剪切强度10%
20085.2%
95.5%,提高以上,湿热老化后剪切强度保持率从提高到说明喷涂底胶后耐湿热性能良好该底胶适用于金属之间或双马复合材料与金属之间的粘接WANG XW,XUXC.Primers forimproving titanium/epoxyjoint[J].Aerospace MaterialsTechnology,1996,5:11-
14.WANG DZ,QU CY,FENG H.A heat-vulcanizable primerfor bonding of metalstorubber[J].Adhension,2010,4:54-
57.LAI SH.New trendof researchon surfacetreatment ofbonding aluminumalloyand adhesiveprimer[J],Aviation EngineeringMaintenance,1990,11:18-
19.ZHENG HG,ZOU DR.On techniqueof primertreatment ofmetalsurface[J].Adhension,2012,3311:64-
66.CHEN LM,JIAO T,LEI AM,et al.Pro tiestest studyof newkind of呻bismaleimide resinJ-299[J].Science Technologyand Engineering,2014,146:97-
100.WANG DZ,QU CY,ZHANG Y,et al.Study ona bismaleimidemodified epoxy℃structural filmadhesive forheat-stability at200[J].ChinaAdhesives,2005,144:6-
9.QU CY,WANG DZ,FENG H,et al.A structuraladhesive filmfor bondingofcarbon fibersreinforced bismaleimidematrix composites[J].AeronauticalManufacturing Technology,2007,Suppl1:118-
122.LI HF,WANG DZ,ZHAO LW,et al.Study ondiallyl biphenola modifiedbismaleimideresin toughenedwith polyamide-imide[J].China Adhesives,2013,227:5-
8.DAI XY,LEI XP.Study onJ-188structural filmadhesive forbondingofPEEKmatrix composite[J].Engineering PlasticsPlastics Application,2013,4112:91-
93.UH F,ZHOU H,WANG DZ,et al.Study onadhesive ofbisphthalonitrileresin[J]Journal ofMaterials Engineering,2014,10:21-
26.GUO PJ,LIANG GZ,ZHANG ZP.Application ofadhesives inaerospaceindustry[J].China Adhesives,2009,183:56-
60.。