固化剂混掺对高温下CFRP板-钢板界面黏结性能的影响

摘要

针对单一固化剂难以兼顾耐热性和韧性的不足,研究了耐热性能较好的缩胺105和韧性较好的聚醚胺D230两种固化剂混掺对纳米SiO2环氧胶黏剂玻璃转变温度及高温下基本力学性能的影响.按一定固化条件制作了30个胶黏剂拉伸试件、21个碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)板-钢板双搭接试件,进行了高温及常温下的准静态拉伸试验、拉伸剪切试验,测试了相应胶黏剂的动态热机械性能,并与常用商品胶的耐热性能与力学性能进行比较,得到以下结论:随混掺固化剂中聚醚胺D230比重的增加,胶黏剂高温下的拉伸强度及弹性模量逐渐降低,断裂伸长率及应变能先增加后减小,缩胺105与聚醚胺D230两种固化剂混掺的推荐比例为1:2.随固化温度的升高,具有固化剂混掺较佳比例的胶黏剂的玻璃转变温度有所提升,综合技术与经济因素,推荐(较佳)固化条件为90°C、2 h.推荐比例与推荐固化条件的纳米SiO2环氧胶黏剂在环境温度20～70°C之间的拉伸强度及韧性均大大优于常用商品胶黏剂.基于推荐比例与推荐固化工艺的纳米SiO2胶黏剂粘结的CFRP板-钢板搭接接头,在70°C服役温度下的荷载-位移曲线存在屈服段,承载能力(较采用单一缩胺105和单一聚醚胺D230固化剂的搭接试件分别提升了104.03％、64.43％)和延性(为采用单一缩胺105固化剂的搭接试件的2.5倍以上)均大幅提升.高温和常温下的黏结-滑移本构均为三线性四边形.胶黏剂在满足耐热性的同时,需尽可能提升其韧性,才能有效提升CFRP-钢搭接界面的力学性能.相比于常用商品胶黏剂,研制的推荐胶黏剂粘结的CFRP板-钢板搭接接头具有优越得多的承载能力和界面断裂能.