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室温固化耐高温环氧树脂胶粘剂的制备及其粘接机理研究

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摘要

符号说明

第一章 绪论

1.1 胶粘剂发展概况

1.1.1 胶粘剂发展的历史背景

1.1.2 胶粘剂发展现状

1.1.3 胶粘剂发展前景和发展趋势

1.1.4 国内胶粘剂和国外的差距

1.2 胶粘剂的基本组成

1.2.1 基础树脂

1.2.2 溶剂

1.2.3 填料

1.2.4 偶联剂

1.2.5 固化剂

1.2.6 其他辅料

1.3 环氧树脂胶粘剂及其他种类胶粘剂

1.3.1 环氧树脂胶粘剂

1.3.2 有机硅胶粘剂

1.3.3 酚醛类胶粘剂

1.3.4 聚酰亚胺类胶粘剂

1.3.5 耐高温胶粘剂

1.4 高温粘接机理

1.4.1 胶粘剂高温粘接机理简介

1.4.2 胶粘剂有机组分

1.4.3 胶粘剂无机组分

1.5 聚合物热分解行为的表征方法

1.5.1 热重-红外联用

1.5.2 热重-质谱联用

1.5.3 热裂解气相色谱-质谱联用

1.6 课题研究内容及意义

第二章 室温固化耐高温环氧树脂胶粘剂的制备

2.1 实验材料和实验仪器

2.1.1 材料来源、规格及厂家

2.1.2 实验仪器及参数

2.2 实验过程

2.2.1 两种不同胶粘剂基础配方的制备及烧蚀实验

2.2.2 非耐热胶粘剂基础配方(配方一)的改进

2.2.3 室温固化耐高温环氧树脂胶粘剂配方有机组分的确定

2.2.4 638/PEPA/TiC/铝锆偶联剂体系胶粘剂的制备

2.2.5 铝锆偶联剂对638/PEPA/TiC/铝锆偶联剂体系胶粘剂分散性的影响

2.2.6 胶粘剂拉伸剪切强度测试

2.2.7 胶粘剂配方优化以及胶粘剂热老化测试

2.3 结果与讨论

2.3.1 两种不同胶粘剂基础配方的制备及烧蚀实验

2.3.2 非耐热胶粘剂基础配方(配方一)的改进

2.3.3 室温固化耐高温环氧树脂胶粘剂配方有机组分的确定

2.3.4 铝锆偶联剂对638/PEPA/TiC/铝锆偶联剂体系胶粘剂分散性的影响

2.3.5 胶粘剂拉伸剪切强度测试

2.3.6 胶粘剂配方优化以及胶粘剂热老化测试

2.4 小结

第三章 室温固化耐高温环氧树脂胶粘剂粘接机理研究

3.1 实验材料和实验仪器

3.1.1 材料来源、规格及厂家

3.1.2 实验仪器及参数

3.2 胶粘剂有机组分热解机理研究

3.2.1 酚醛环氧638/PEPA体系固化物热稳定性的研究

3.2.2 酚醛环氧638/PEPA体系固化物热重-红外联用(TG-FTIR)测试

3.2.3 酚醛环氧638/PEPA体系固化物及填料后的热重-质谱联用(TG-MS)测试

3.2.4 酚醛环氧638/PEPA体系固化物热裂解气相色谱-质谱联用(Py-GC/MS)测试

3.3 胶粘剂无机组分研究

3.3.1 添加碳化钛填料的酚醛环氧638/PEPA体系固化物不同气氛下的热稳定性分析

3.3.2 胶粘剂样品高温灼烧实验

3.3.3 胶粘剂样品高温灼烧残留物及碳化钛粉有机元素分析(EA)测试

3.3.4 胶粘剂样品高温灼烧残留物X射线光电子能谱(XPS)测试

3.4 结果与讨论

3.4.1 酚醛环氧638/PEPA体系固化物热稳定性的研究

3.4.2 酚醛环氧638/PEPA体系固化物热重-红外联用(TG-FTIR)测试

3.4.3 酚醛环氧638/PEPA体系固化物及填料后的热重-质谱联用(TG-MS)测试

3.4.4 酚醛环氧638/PEPA体系固化物热裂解气相色谱-质谱联用(Py-GC/MS)测试

3.4.5 添加碳化钛填料的酚醛环氧638/PEPA体系固化物不同气氛下的热稳定性分析

3.4.6 胶粘剂样品高温灼烧实验

3.4.7 胶粘剂样品高温灼烧残留物及碳化钛粉有机元素分析(EA)测试

3.4.8 胶粘剂样品高温灼烧残留物X射线光电子能谱(XPS)测试

3.5 小结

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者介绍及导师信息

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摘要

目前,我国胶粘剂技术水平与国外特别是与美俄等航天大国存在较大差距,且大多处在理论或者实验研究,与实际应用还有较大距离。本文从两种不同胶粘剂基础配方入手加以改进,经过几种环氧树脂和胺类固化剂两两配合所得固化物的TGA测试对比,选取了耐热性较好的酚醛环氧树脂638/多乙烯多胺体系,添加1,6-己二醇缩水甘油醚稀释剂降低体系粘度,加入铝锆偶联剂提高体系分散性,添加碳化钛提高耐热性,添加氧化钙减少高温下挥发分逸出。对制备的胶粘剂样品进行室温和高温处理的拉伸剪切性能测试,结果证明,所制备的耐高温环氧树脂胶粘剂高温粘接强度较高,但室温粘接强度较低。在酚醛环氧638基体树脂中加入AG-80、E44等环氧树脂,提高了胶粘剂的室温粘接性能,同时改进后的配方具有良好的耐热老化性能,长期使用温度>280℃。此外,运用TG-FTIR、TG-MS、Py-GC/MS、高温灼烧、XPS、EA等分析方法分别从胶粘剂的有机组分和无机组分两方面对胶粘剂的高温粘接机理进行了初步研究,证明所制备的胶粘剂在无氧条件下或是短暂接触空气下具有良好的耐热性,其有机组分在热解过程中通过化学气相沉积作用附着在无机组分外部,形成一层碳包覆层,使得胶粘剂在高温下也具有较稳定的结构,可以提供较好的高温粘接强度。

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