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提高聚氨酯胶对玻璃钢粘接强度的研究

添加时间:2018-2-2 11:03:53

 为了提高聚氨酯胶粘剂对玻璃钢的粘接强度,在聚氨酯胶粘剂配方中添加固化催化剂,在玻璃钢表面涂刷KH-550偶联剂,并且进行加速老化试验考核。结果表明,以上措施提高了粘接强度,能满足长期工作的需求。 关键词:玻璃钢 聚氨酯 二月桂酸二丁基锡 KH-550 粘接强度 

        1 前言 
        随着复合材料技术的迅猛发展,在诸多领域中,复合材料已成为结构材料。由于复合材料结构的特殊性,在连接时,大多采取粘接工艺。在本研究中,以高硅氧酚醛玻璃钢作为结构材料,用聚氨酯胶粘剂进行连接。试制中发现,聚氨酯胶粘剂对高硅氧酚醛玻璃钢的粘接强度较低,不能满足长期工作的需求。为此采取在聚氨酯胶粘剂配方中添加固化催化剂,以提高胶粘剂的自身强度;在玻璃钢表面涂刷偶联剂,以提高粘接面的活性,防止界面破坏,从而提高对玻璃钢的粘接强度[1、2]。 
        2 试验部分 
        2.1、原材料 聚氨酯胶粘剂(聚醚型、双组分),自配;二月桂酸二丁基锡(DDS),化学纯,天津化工三厂;KH-550,工业级,辽宁盖县化工厂;乙酸乙酯,化学纯,上海试剂一厂;乙醇,化学纯,上海试剂一厂;邻苯二甲酸二丁酯,化学纯,上海试剂三厂。 
        2.2、试样制作 用乙酸乙酯清洗玻璃钢试件,晾干后放于电加热烘箱内烘于2 h。将KH-550配制成质量分数为5%的乙醇溶液,涂刷于试件表面,晾干后放于电加热烘箱内,于90℃烘干2 h。将二月桂酸二丁基锡配制成质量分数为5%的邻苯二甲酸二丁酯溶液。配制聚氨酯胶粘剂,其中添加适量二月桂酸二丁基锡溶液,部分浇注成2 mm厚的方片,部分涂刷于试件表面,在60℃下固化12 h。取部分试件和方片,做低温和高温老化试验。 2.3、测试方法 胶粘剂方片的力学性能(拉伸强度和伸长率)采用QJ916-85测试,硬度采用GB 531测试;粘接试件的粘接强度(剪切强度和扯离强度)采用HG4-852-854-76测试。 
        3 结果与讨论 
        3.1、二月桂酸二丁基锡对胶粘剂性能的影响 二月桂酸二丁基锡对胶粘剂力学性能和粘接性能的影响见表1。 表1 二月桂酸二丁基锡对胶粘剂性能的影响 *100g聚氨酯胶中的加入量。 由表1可见,随着催化剂含量的增加,拉伸强度、硬度、剪切强度、扯离强度均提高,伸长率变化呈现马鞍状。二月桂酸二丁基锡是一种优异的固化催化剂,适量的添加,可以促使反应完全,提高胶粘剂性能,防止内聚破坏。当加入量为4 g时,各项性能都较好,因而以下试验催化剂加入量都取4 g。 
        3.2、KH-550对粘接性能的影响 KH-550对玻璃钢粘接性能的影响见表2。 表2 KH-550对玻璃钢粘接性能的影响 表2数据表明:涂刷KH-550和使用改性胶粘剂,将大大提高粘接强度。当KH-550涂刷于玻璃钢表面时,KH-550发生水解,生成羟基,与玻璃纤维中羟基发生醚化反应,自身生成的羟基间也产生醚化反应,开成致密的、活性的界面,利于粘接[2]。 
        3.3、加速老化试验[3、4] 高温加速老化试验结果见表3。 表3 高温(70℃)加速老化试验结果 低温加速老化试验结果见表4。 表4 低温(-40℃)加速老化试验结果 表3、表4数据表明,涂刷KH-550和使用改性胶粘剂后,在长期高温和低温环境下,粘接试件依然能够保持较高的粘接强度,所以以上措施是有效的。