結(jié)構(gòu)膠粘劑概述
一類用于受力部件上的膠粘劑。一般要求膠結(jié)接頭所能承受的應(yīng)力要和被粘物本身的強(qiáng)度相當(dāng),膠粘劑本身具有優(yōu)良的耐熱性、耐介質(zhì)、耐大氣老化、耐震動(dòng)疲勞、低的蠕變和高的持久強(qiáng)度。大多以具有三向交聯(lián)結(jié)構(gòu)的熱固性樹脂為主體,配以熱塑性樹脂或橡膠型增韌劑組成。主要用于機(jī)械制造和高速運(yùn)載工具(如飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈)制造等現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)部門中。其品種主要有環(huán)氧-尼龍、環(huán)氧-丁腈、環(huán)氧(芳胺固化)、酚醛-丁腈、酚醛-環(huán)氧、聚酰亞胺、聚苯并咪唑等。
結(jié)構(gòu)膠粘劑組成
結(jié)構(gòu)膠粘劑多用于工程結(jié)構(gòu)件的粘接,也稱為工程/結(jié)構(gòu)膠粘劑,是一類能在額定時(shí)間內(nèi)承受許多應(yīng)力環(huán)境作用而不被破壞的膠粘劑。結(jié)構(gòu)膠粘劑主要用于受力結(jié)構(gòu)件的粘接,能夠承受較大的載荷,在常溫以上的工作溫度下仍有較好的機(jī)械強(qiáng)度,具有耐化學(xué)品和其他介質(zhì)、耐化學(xué)品和其他介質(zhì)、耐老化等特性,是工業(yè)中使用較多的膠粘劑品種。通常在使用期內(nèi)用此類膠粘劑制成的粘接接頭的承載能力具有與被粘物相當(dāng)?shù)乃?,在所有情況下,結(jié)構(gòu)膠粘接件的耐久性應(yīng)長(zhǎng)于該結(jié)構(gòu)所預(yù)期的使用壽命。
結(jié)構(gòu)膠粘劑一般以熱固性樹脂為粘料,以熱塑性樹脂或彈性體為增韌劑,配以固化劑等組分,有的還加有填料、溶劑、稀釋劑、偶聯(lián)劑、固化促進(jìn)劑、抑制腐蝕和抗熱氧化劑等。膠粘劑的性能主要取決于這些組分的結(jié)構(gòu)、配比及其相容性。
工程/結(jié)構(gòu)膠粘劑包括環(huán)氧膠、聚氨酯膠、丙烯酸酯膠、厭氧膠、有機(jī)硅膠等,上述膠種多屬反應(yīng)型,可不用溶劑,通常都能在室溫下通過化學(xué)反應(yīng)而固化。國(guó)內(nèi)外對(duì)結(jié)構(gòu)膠粘劑的定義、分類和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)還沒有公認(rèn)的一致意見,各行業(yè)的看法也不盡相同。人們對(duì)結(jié)構(gòu)膠和非結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行分類和定義時(shí),一般把在承受強(qiáng)力部位的構(gòu)件粘接所使用的膠粘劑稱為結(jié)構(gòu)膠粘劑,把在不需要承受強(qiáng)力部位的構(gòu)件粘接所使用的膠粘劑稱為非結(jié)構(gòu)膠粘劑。但是同一種膠粘劑既然可在受強(qiáng)力部位使用,亦可在非受強(qiáng)力部位使用,因此,比較嚴(yán)格的方法是從膠粘劑的性能來定義和分類。美國(guó)航空結(jié)構(gòu)膠粘劑標(biāo)準(zhǔn)MMM-A-132按不同馬赫數(shù)的飛行速度對(duì)耐熱性的要求,將結(jié)構(gòu)膠粘劑分為四種類型,并對(duì)其剪切、疲勞、蠕變、老化、T型剝離等強(qiáng)度指標(biāo)做了具體的規(guī)定。I型對(duì)應(yīng)的飛行速度為1馬赫以下,規(guī)定了室溫和82℃的強(qiáng)度指標(biāo);II型對(duì)應(yīng)的是1~2馬赫,規(guī)定了室溫及149℃的強(qiáng)度指標(biāo);Ⅲ、Ⅳ型對(duì)應(yīng)的是2馬赫以上到3馬赫左右,規(guī)定了室溫、149℃和260℃的強(qiáng)度指標(biāo)。后三種類型是超音速飛機(jī)用的耐高溫結(jié)構(gòu)膠粘劑。
結(jié)構(gòu)膠粘劑分類
一、按照主要組分分類
可把結(jié)構(gòu)膠粘劑分為環(huán)氧樹脂膠、丙烯酸酯膠、厭氧膠和有機(jī)硅膠等。按膠粘劑的供應(yīng)狀態(tài)分為液態(tài)膠、糊狀膠、帶狀膠、粉狀膠和膜狀膠等。
二、按強(qiáng)度分類
按不同的強(qiáng)度,I型又分為三級(jí),規(guī)定如下:一級(jí)用于主受力結(jié)構(gòu)的粘接,為結(jié)構(gòu)膠粘劑;二級(jí)用于次受力結(jié)構(gòu)的粘接,為準(zhǔn)結(jié)構(gòu)膠粘劑;三級(jí)對(duì)剝離強(qiáng)度沒有要求,應(yīng)屬于非結(jié)構(gòu)膠粘劑。我國(guó)對(duì)結(jié)構(gòu)膠粘劑的定義和分類還沒有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),通常根據(jù)粘接受力情況和粘接強(qiáng)度把結(jié)構(gòu)膠粘劑分為高強(qiáng)度、高韌性和中等強(qiáng)度、中等韌性兩類:主受力結(jié)構(gòu)用膠的鋼-鋼抗剪切強(qiáng)度為25MPa,拉伸強(qiáng)度為33MPa,不均勻扯離強(qiáng)度為40KN/m;次受力結(jié)構(gòu)用膠的剪切強(qiáng)度為17~25MPa,不均勻扯離強(qiáng)度為25~50KN/m。
三、按照固化溫度分類
如環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑可分為高溫固化、中溫固化、室溫固化和低溫固化四類:高溫固化環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑的溫度、韌性、耐熱性等均高,多用于主受力結(jié)構(gòu)的粘接;中溫固化環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑主要是適應(yīng)飛機(jī)工業(yè)的需要而發(fā)展起來的膠種,由于鋁合金在120℃以上開始出現(xiàn)晶界腐蝕傾向,并隨溫度的升高而加劇,晶界腐蝕后鋁合金的強(qiáng)度和韌性都會(huì)下降,因此要求粘接鋁合金的膠粘劑的固化條件不超過130℃,4h;室溫固化環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑的應(yīng)用更為廣泛,在土木建筑領(lǐng)域的應(yīng)用更為重要,是建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑的主要品種之一;低溫固化環(huán)氧膠粘劑是近幾年來為了適應(yīng)冬季低溫施工的需要,開發(fā)出的一類新膠種,能在0℃,甚至可在-10℃以下施工、固化。通常按固化溫度分類為:
1組,固化溫度低于40℃
2組,固化溫度為40~80℃
3組,固化溫度為81~120℃
4組,固化溫度為121~180℃
5組,固化溫度高于180℃
四、按照耐熱性分類
還可把結(jié)構(gòu)膠粘劑分為通用型(80℃)、耐高溫型(150℃)和耐中溫型(介于前者之間)等類。如按使用溫度分類為:
Ⅰ類,-55~80℃長(zhǎng)期使用
Ⅱ類,-55~150℃長(zhǎng)期使用
Ⅲ類,-55~220℃長(zhǎng)期使用
Ⅳ類,-55~220℃長(zhǎng)期使用或300℃短期使用
五、按使用性能分類
在航空航天工業(yè)中,通常按使用性能將其分類為:
(1)板-板膠
(2)面板膠
(3)芯條膠
(4)發(fā)泡膠
(5)底膠
(6)修補(bǔ)膠
(7)點(diǎn)焊膠