超细水晶粉对环氧树脂胶粘剂的影响

摘要

环氧树脂胶粘剂固化时一般收缩率较高,固化产物热膨胀系数大、质地脆、韧性较差,因此其内应力比较高。在实际应用中因应力较大而导致强度偏低和可靠性不高。本论文应用超细水晶粉作为填料改善和降低环氧树脂胶粘剂的内应力,从而提高环氧树脂胶粘剂的粘接强度和使用安全系数。论文综述部分论述了环氧树脂与水晶粉的概况、掺入无机粒子环氧树脂体系中的优点、界面作用机理及制备方法,并对环氧树脂胶粘剂的发展及研究现状、目前存在的问题作了概述,绪论最后对环氧树脂的粘接机理和影响环氧树脂胶粘剂粘接强度的因素作了理论探讨和论述。本文以共混法制备了超细水晶粉/环氧树脂复合材料,在大量试验基础上确定了固化温度工艺。其中对超细水晶粉的粒径分布、尺寸要求、均匀性作了较深入的研究。通过扫描电镜(SEM)对断面形貌分析和研究,发现适量填料对于界面性能良好。通过X衍射(XRD)结果发现超细水晶粉的加入会导致环氧树脂基复合材料无定形态相对减少,其界面结合处无新物质生成。本文对超细水晶粉/环氧树脂复合材料进行热膨胀系数进行了测定。结果表明,随着超细水晶粉填料的增多,整体热膨胀系数不断下降,在Tg温度点前热膨胀系数与温度呈直线关系,随后膨胀系数开始降低,后又开始增大。使用TG热失重法和DSC法对超细水晶粉/环氧树脂复合材料的耐热性能进行测定和研究,结果表明在环氧树脂胶粘剂中引入超细水晶粉后,耐热性能下降。利用万能实验机以国家标准对超细水晶粉/环氧树脂复合材料进行拉伸试验,研究结果表明,加入适量超细水晶粉后,能使拉伸强度和拉伸延伸率得到一定程度的提高,过量填料反而降低其拉伸强度,同时拉伸延伸率也不同程度的降低;实验结果表明超细水晶粉/环氧树脂复合材料的弹性模量随着超细水晶粉填料含量的增加而不断增大。本试验是以加入超细水晶粉降低胶粘剂的内应力,提高环氧树脂胶粘剂的粘接强度为主要目的。试验以国家标准对被粘钢板进行了拉伸剪切试验,试验结果一致表明,引入适量超细水晶粉,能提高环氧树脂胶粘剂的拉伸剪切强度,过量填充会导致拉伸剪切强度急剧下降。实验证明,超细水晶粉加入量有一最佳点。本文最后综合利用超细水晶粉/环氧树脂的热膨胀系数、弹性模量、玻璃化转变温度Tg、被粘材料钢板的热膨胀系数,应用内应力近似表达公式对环氧树脂胶粘剂的内应力进行计算。计算结果表明,超细水晶粉的加入,能改善和降低环氧树脂胶粘剂的内应力。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 环氧树脂的概述

1.2 超细水晶粉结构及其性质

1.3 环氧树脂改性研究及发展现状

1.4 无机粒子改性环氧树脂的研究进展

1.5 环氧树脂胶粘剂粘接机理及其理论

1.6 影响环氧树脂胶粘剂胶接强度的因素

1.7 本课题研究背景及意义

第二章 超细水晶粉/环氧树脂胶粘剂的制备

2.1 试验原材料

2.2 超细水晶粉填料的制备

2.3 超细水晶粉/环氧树脂胶粘剂的制备

2.4 偶联剂的选择与影响

2.5 复合材料断面扫描细微观察

2.6 超细水晶粉/环氧树脂复合材料XRD分析

2.7 小结

第三章 超细水晶粉对环氧树脂胶粘剂热学性能的影响

3.1 超细水晶粉对环氧树脂胶粘剂线膨胀系数的影响

3.2 超细水晶粉对环氧树脂胶粘剂热失重性能影响

3.3 超细水晶粉对环氧树脂胶粘剂玻璃化转变温度影响

3.4 小结

第四章 超细水晶粉对环氧树脂胶粘剂力学性能的影响

4.1 超细水晶粉对环氧树脂拉伸强度的影响

4.2 超细水晶粉对环氧树脂弹性模量的影响

4.3 超细水晶粉对环氧树脂胶粘剂抗剪切强度的影响

4.4 超细水晶粉/环氧树脂复合材料热应力的数学模拟计算

4.5 小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 超细水晶粉/环氧树脂复合材料增韧增强机理

5.3 展望

参考文献

致谢

发表论文及专利