亚胺改性环氧树脂粘合剂的研究

摘要

本文采用端羧基亚胺中间体对环氧树脂进行了改性，为某军品研制了亚胺改性环氧树脂粘合剂，研究了亚胺改性环氧的机理、合成方法；亚胺中间体的种类及用量、固化剂种类及用量、固化条件对粘合剂性能的影响，优化了粘合剂的配方及固化工艺；研究了粘合剂的胶接工艺对剪切强度的影响，探讨了各种金属表面处理方法、胶接时对胶接面施加的压力、胶层厚度等因素对胶接剪切强度的影响。 研究结果表明，对不锈钢工件采用盐酸氧化法及草酸-硫酸氧化法进行表面处理，得到的胶接剪切强度最好；胶接时对胶接面施加0.1～0.4MPa的压力、胶层厚度在0.10～0.23mm范围内时胶接效果最好；分子中含有砜基的BSI，比含有醚基BEI和甲撑基的BTI的亚胺中间体表现出更高的耐高温性能、耐溶剂性能和耐航空润滑油性能，其在200℃下的剪切强度分别比BEI和BTI高出了23.8％和77.7％；通过亚胺中间体用量的筛选试验，发现并不是亚胺加入量越多，粘合剂性能越好，这与反应的均相性有关，多余的亚胺并不能有效的提高耐热性能。最适合的亚胺加入量为60phr～70phr；固化剂分子中含有砜基的DDS和具有酰亚胺结构的聚胺酰亚胺固化改性环氧粘合剂，具备更高的耐高温性能，在200℃下的剪切强度较高，此外DDS的加入使得粘合剂有更好的耐高温老化性能，经250℃空气中暴露48h后剪切强度保持率达到了83.6％；适当DDS用量是决定粘合剂贮存性能，提高综合性能韵关键。对DDS用量的优化结果表明，当DDS用量在-H/环氧基为0.6～0.7范围内具备较好的贮存性能和综合性能；后固化在200℃14h～18h和220℃4h～6h区间内有最高的剪切强度，最佳的固化工艺是120℃1h+140℃1h+180℃1h+200℃2h+220℃4h：在250℃空气中暴露70h，剪切强度始终保持在22.0MPa以上，剪切强度保持率超过70％；在180℃～200℃之间剪切强度有一个陡降区，200℃下的剪切强度超过15MPa。另外该粘合剂在320℃的环境下仍保持3.0MPa的拉伸剪切强度，具备较优异的耐高温性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 概述

1.1环氧树脂粘合剂

1.1.1环氧树脂的发展历程

1.1.2环氧树脂种类

1.1.3耐高温环氧树脂固化剂

1.1.4耐高温环氧粘合剂

1.1.5改性环氧粘合剂

1.2聚酰亚胺(PI)耐高温粘合剂

1.2.1耐高温粘合剂

1.2.2聚酰亚胺粘合剂

1.3聚酰亚胺改性环氧粘合剂的研究

1.4粘接理论与粘接工艺的研究

1.4.1粘合剂的粘接机理

1.4.2粘接工艺

1.5本课题主要研究内容、应用背景及重点

1.5.1本课题的研究内容

1.5.2本课题研究的应用背景

1.5.3本课题研究的重点和难点

第2章 实验部分

2.1原料与仪器

2.1.1原料

2.1.2仪器设备

2.2聚酰亚胺/环氧粘合剂配方设计及相关计算

2.2.1配方设计原理

2.2.2合成粘合剂的有关计算

2.3亚胺/环氧粘合剂的制备工艺

2.4剪切强度试样制备工艺

2.4.1剪切强度试样及其定位装置设计

2.4.2表面处理工艺

2.4.3试片表面氧化处理工艺及处理剂配比

2.4.4施胶工艺

2.5粘合剂性能测定

2.5.1粘度的测定

2.5.2胶化时间测定

2.5.3贮存期测定

2.5.4固体含量的测定

2.5.5酸值的测定

2.5.6环氧值的测定

2.5.7固化工艺的确定

2.5.8胶接工件的剪切强度测试

2.5.9胶接工件的断面观察

2.5.10耐航空润滑油性能测试

2.5.11耐强极性溶剂性能测试

2.5.12耐热老化性能测试

第3章 结果与讨论

3.1试样制备条件对剪切强度试验结果的影响

3.1.1金属基材试片表面处理工艺对剪切强度的影响

3.1.2表面处理后试样表面的微观形态

3.1.3胶层固化时施加的应力、胶层厚度对剪切强度的影响

3.2亚胺中间体的种类对性能的影响

3.3亚胺用量对性能的影响

3.4固化剂种类对性能的影响

3.5固化剂用量对性能的影响

3.6粘合剂配方、固化条件的优化及性能表征

3.6.1粘合剂的优化配方

3.6.2固化条件的优化

2.6.3剪切强度与温度的关系

3.6.4粘合剂的耐热性能

3.6.5粘合剂的贮存期

第4章 结论

致谢

参考文献

个人简历