高剥离强度环氧树脂体系的研究

高剥离度环氧树脂的研究

高剥离强度环氧树脂体系的研究

李帅 20072084

环氧树脂是由具有环氧基的化合物与多元羟基化合物(双酚A、多元醇、多元酸、多元胺)进行缩聚反应而制得的产品。环氧树脂具有高强度和优良的粘接性能，可用作涂料、电绝缘材料、增强材料和胶粘剂等。

环氧树脂胶粘剂发展到今天已有近60年的历史。由于环氧树脂具有耐高温、高强度和高耐久性的特点，在金属与金属、以及其它各种材料的胶接技术中得到了广泛的应用。尤其在航空航天、船舶运输、电子电气以及机械工业领域，高强度和耐高温的环氧树脂胶粘剂表现了它的独特优越性。诸如飞机、火箭为了减轻重量，减少应力集中，常用高强度结构胶来粘合铝合金、不锈钢、甚至非金属复合材料；各种机车的离合器摩擦片、制动带的粘接则需要可在250～350℃内使用的耐高温结构胶[1]；在汽车轮船框架结构的粘接方面，也对环氧结构胶有较高的性能要求；现代建筑工程也经常用到高强度、高耐久的环氧结构胶。

在航空产品应用中，胶黏剂不仅要受到拉力与剪切力作用，有时还会受到线应力作用。因此对胶黏剂来讲它应该有好的抗线应力的能力。测定胶黏剂抗线应力的能力的大小，主要采用剥离试验来测定它的剥离强度，其强度用每单位宽度的胶面上所能承受最大载荷来表示。

胶黏剂的力学性能对剥离强度有决定性的影响。不同胶黏剂，由于它的模量、伸强度与断裂伸长率等不同，那么他们在剥离过程中的应力分布及应力集中情况也不相同。为了寻求一种剥离强度高的胶，希望降低它们的应力集中程度，那么就要加入增韧剂组分，以降低它的模量，增加胶是伸长率。但这样一来，由于模量的降低，又使胶黏剂的内聚强度降低了。有时还经常遇到这种情况，当热固化胶黏剂的交联密度增加，即模量增加时，在一定范围内，它的剥离强度呈上升趋势，但达到一定模量后，反而使剥离强度迅速降低。从上看出增韧与提高内聚强度是研究抗剥离胶的一对矛盾，如能恰到好处的搭配，那就会出现理想的高剥离强度。

研究表明，随着环氧树脂体系韧性的增加，可以缓解固化物的应力集中，从而提高树脂的剥离强度。未增韧体系在剥离开始时，剥离力出现一个峰值，但在裂纹开始形成后，破坏面就迅速向前扩展。而增韧后体系在剥离开始时，剥离力迅速增大到一个峰值，裂纹开始扩展，但是由于分相的增韧剂的存在，裂纹的扩展经过一个很小的距离后就停止了，此时剥离力又开始增大，而当剥离力增大到一个新的高峰时，裂纹又重新增长，这样反复的进行，出现了“铁道”状的破坏断面。