基于电气自动化装备的各种不同胶接接头粘接性能研究

以6005A铝合金为基材,采用硅烷聚氨酯胶粘剂制备了对接接头、搭接接头和不同角度的嵌接接头,并对哑铃型胶粘剂试样进行了力学性能测试。结果表明,当温度从-40℃升高至80℃时,不同温度下对接接头、搭接接头和嵌接接头的平均失效强度都呈现逐渐减小的特征;在温度60℃及以下时,胶粘剂搭接接头的强度要高于对接接头。将对接接头和搭接接头相比,在温度-40～80℃时,搭接接头的断裂能高于对接接头;从不同角度接头的断裂能分析,15°接头在不同温度下都具有相对较高的断裂能,且此时的断裂能要明显高于对接接头和搭接接头。     

聚氨酯胶粘剂在NaCl水溶液中的耐久性机理研究

采用拉伸实验方法测试了聚氨酯胶粘剂胶接试样在盐溶液中浸泡前后的拉伸剪切强度,并考察了水、NaCl水溶液的温度、NaCl的含量以及应力对胶粘剂粘接强度的影响。利用红外谱图分析了浸泡前后胶粘剂化学结构的变化。实验结果表明:聚氨酯胶粘剂的粘接强度在NaCl水溶液中的下降速率比在蒸馏水中的下降速率慢。温度的作用主要表现为在浸泡初期能加速聚氨酯胶粘剂的降解和粘接强度下降,但是在浸泡中后期,则其作用变小。聚氨酯胶粘剂粘接强度的下降趋势在浸泡初期随NaCl含量的增加而减缓,在浸泡中后期,其结果刚好相反。胶粘剂的粘接强度随载荷的增加而急剧下降。     

温度对单组分湿固化聚氨酯胶粘剂接头剪切强度的影响

利用准静态拉伸实验研究了温度对聚氨酯类胶粘剂接头剪切强度的影响关系。结果表明,聚氨酯胶粘剂剪切强度随温度升高而逐渐降低;二次多项式函数表达式能够表达这种变化规律;影响聚氨酯类胶粘剂剪切强度随温度变化规律的3个主要测点温度为-40℃、0℃和90℃。最后提出了修正系数的概念,以便指导聚氨酯类胶粘剂在工程结构的粘接设计。     

CFRP/铝合金粘接接头在低温环境中的老化机理研究

采用胶粘剂哑铃试件,结合SEM(扫描电镜)分析,研究了胶粘剂、CFRP和CFRP/铝合金粘接接头在长期低温(-40℃)作用下的老化失效机理。研究结果表明:低温老化对胶粘剂的力学性能和CFRP表面粘接性能影响不大,但是热应力会降低胶粘剂和CFRP纤维/基体界面力学性能;CFRP/铝合金剪切接头失效强度的下降主要是由胶粘剂的性能下降引起,对接接头失效强度的下降主要是由胶粘剂和CFRP性能共同下降引起,随着老化时间的增加,CFRP的影响减小。因此,在复合材料粘接结构老化研究时需要考虑胶粘剂、复合材料的老化以及受力形式的影响。     

CRH3高速动车组空调通风口胶接结构设计

通过理论分析和计算确定了动车组空调通风口部件与铝合金车体胶接用胶粘剂的强度指标。介绍了胶粘剂的选择及胶接结构的设计原则,考查了搭接长度、搭接宽度、胶层厚度和被粘接材料厚度等对胶接件粘接强度的影响。结果表明:车体与空调通风口部件的胶接接头选择受剪切应力作用的搭接接头较适宜,并且搭接接头的承载能力随搭接长度或宽度增加呈先快速上升后趋于稳定态势;当搭接长度为10 mm、胶层厚度为6 mm、铝合金板厚度为5 mm且常温湿固化型单组分PU(聚氨酯)胶粘剂的剪切强度超过0.23 MPa时,搭接接头的承载能力相对最大。     

温度对单组分聚氨酯胶粘剂接头强度的影响研究

研究温度对单组分聚氨酯类胶粘剂接头强度的影响规律。利用准静态拉伸试验分别测试了7个温度测点下胶粘剂的剪切破坏应力,得到了胶粘剂剪切强度随温度升高而逐渐降低的变化规律,并且利用最小二乘法对该变化规律进行了曲线拟合,选定了二次多项式函数表达式作为理想表达式;然后通过35种不同温度测点组合下拟合曲线的拟合精度对比,得到了影响胶粘剂剪切强度随温度变化规律的3个最主要的温度测点;最后提出了修正系数的概念,使得胶粘剂温度-强度拟合曲线可应用于指导轨道车辆粘接结构的工程设计。     

湿热循环老化对异种基材接头力学性能影响研究

开展钢/铝粘接接头在湿热环境下的耐久性研究,选择0°单搭接接头、45°嵌接接头和90°对接接头,研究不同老化周期对接头粘接强度、失效位移、失效模式和接头刚度的影响,最后使用最小二乘法拟合出剩余强度与老化周期之间的关系曲线。研究结果表明:随着老化周期增加,粘接强度逐渐降低,经过60周期老化,45°接头粘接强度衰减最多,0°接头失效形式由内聚失效转变为界面失效为主的混合失效,45°接头失效形式由内聚失效转变为界面失效,90°接头失效模式由内聚失效转变为内聚失效为主的混合失效;老化后0°和45°接头刚度显著降低,但90°接头刚度几乎没有变化;指数函数与试验数据吻合较好。该规律可作为粘接强度预测模型,指导胶粘剂的工程应用。     

激光表面处理提高铝合金胶接接头强度的研究

粘接作为重要的汽车轻量化连接技术之一,胶接接头的强度和性能是我们关注的重点,胶接接头的强度和性能完全取决于胶粘剂接触的表面类型,因此在粘接之前对基材表面进行一定处理是粘接工艺中最重要的环节之一。金属的表面处理包括溶剂擦拭、机械打磨、化学清洗和酸蚀。激光表面处理是一种新型绿色环保的表面处理工艺,它可以高速有效的清洁材料表面附着物,并且改变材料表面微观结构及材料表面自由能及浸润性。从而提高粘接接头十字拉伸强度、单搭接拉伸剪切强度和接头耐水性能。通过激光处理,所有接头的破坏形式由界面破坏转为内聚破坏。对铝合金环氧结构胶2098G胶接接头而言,十字拉伸强度、剪切强度和水浴剪切强度,激光处理后比溶剂擦拭分别提高了17.8%,133.8%,88.1%。对铝合金聚氨酯结构胶TS6015胶接接头而言,十字拉伸强度、剪切强度和水浴剪切强度,激光处理后比溶剂擦拭分别提高了698%,225%,223%。激光表面处理有效的使铝合金胶接接头的强度达到胶的本体强度的94%~100%,是铝合金粘接的有效表面处理方法。     

环保型聚氨酯胶粘剂在景观设计中的应用

以羟甲基环己酮为封闭剂制备了景观设计用环保型聚氨酯胶粘剂，考察了反应温度、反应时间、—OH/—NCO摩尔比(R值)对环保型聚氨酯胶粘剂中NCO含量和剪切强度的影响，分析了热压时间和热压温度对聚氨酯胶粘剂剪切强度的影响。结果表明，随着反应时间延长，反应体系的NCO含量逐渐减小，在相同反应时间下，反应温度越高则反应体系的NCO含量越小。不同反应时间下反应体系中NCO含量都会随着R值增加而逐渐减小，且在相同R值条件下，反应时间越长则NCO含量越小。反应体系中适宜的反应温度为70℃、反应时间为3 h、R值为0.7时较为合适。在制备环保型聚氨酯胶粘剂的过程中，适宜的热压时间为60 min,热压温度为120℃。     

浇注型聚氨酯弹性体与金属粘接性能的研究

以CPUE(浇注型聚氨酯弹性体)和45#钢为试验对象,探讨了胶粘剂种类、金属表面处理、聚氨酯(PU)硬度、加热时间和保存时间对CPUE/金属胶接件粘接性能的影响。研究结果表明:在5种胶粘剂中,双组分胶粘剂245N的粘接强度相对最高,而胶粘剂240N的耐水性相对最好;聚酯型CPUE/金属胶接件的粘接强度高于聚醚型CPUE/金属胶接件,高硬度CPUE/金属胶接件的粘接强度高于低硬度CPUE/金属胶接件;胶粘剂的粘接强度随加热时间延长而逐渐降低,CPUE/金属胶接件的保存时间为7 d时,粘接强度仍相对较高。     

环保型单组分聚氨酯胶粘剂的制备及性能研究

采用蓖麻油代替部分传统的石油类多元醇,二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯（MDI）代替甲苯二异氰酸酯（TDI）,并以碳酸二甲酯作为溶剂,研制了单组分湿固化聚氨酯胶粘剂。然后采用红外光谱法对胶膜进行表征,研究了蓖麻油的加入及R(—NCO/—OH)值对胶粘剂粘接强度的影响。研究结果表明：加入蓖麻油的胶粘剂不仅更环保低廉,而且也改善了聚氨酯胶粘剂的诸多性能;随着R值的增大,蓖麻油组聚氨酯胶粘剂的粘接强度先增大后减小,胶粘剂的吸水率逐渐减小,耐水性增强;当R=2.5时,蓖麻油组胶粘剂的粘接强度达到最大,拉伸强度达到5.229 MPa,断裂伸长率为247%,钢材剪切强度为3.245 MPa,木材剪切强度为3.098 MPa,PVC材料剪切强度为3.631 MPa。同时试验证明,蓖麻油组聚氨酯胶粘剂在耐低温、耐湿热方面都有良好表现。     

超硬磨具用环氧树脂胶粘剂粘接强度影响因素的研究

研究了陶瓷结合剂超硬磨具用CH型环氧树脂胶粘剂固化比、温度和添加铜粉改性对胶粘剂粘接强度的影响.结果表明:A(环氧树脂):B(固化剂)的不同配比显著影响粘接强度,A:B=2:3或3:2时,其强度达到最大.随温度上升,粘接强度逐渐下降,当温度上升到125℃时其粘接强度仍能达到10MPa.添加铜粉改性后,胶粘剂粘接强度随着铜粉的增加先增加后下降,当铜粉含量为5wt%时,其强度最大,比不改性的胶粘剂粘接强度提高约25%.     

SDS型胶粘剂的研究 Ⅱ.SDS型胶粘剂的粘接强度

本工作研究了以 SDS 嵌段共聚物为主胶的胶粘剂的粘接强度,着重讨论了SD二嵌段的含量、S和 D的嵌段比和添加剂对粘接强度的影响。粘接强度随 SD二嵌段含量的增加呈线性下阵,苯乙烯含量在40％时粘接强度达到极大值,中嵌段树脂可增加胶粘剂的粘性,而末嵌段树脂则可大大提高其粘接强度;还测定了胶粘剂的粘度和玻璃化温度。     

鞋用聚氨酯胶粘剂的改性研制及应用

制备苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)加成物、M增粘剂,同羟基聚氨酯共混改性,提高了鞋用聚氨酯胶粘剂的初粘力和对非极性材料的粘接性能。     

CRH3型动车组侧窗的粘接结构设计

根据CRH3型高速动车组侧窗的结构,设计了侧窗粘接接头的形式及粘接密封结构;根据胶粘剂厂商提供的数据及粘接工艺,分析设计了侧窗粘接厚度和接缝宽度。研究结果表明:侧窗粘接接头应选择搭接接头,粘接厚度的理论设计值为5～10mm,接缝宽度的理论设计值为10～17mm;将动车组侧窗的受力情况进行模型化,通过理论计算,并引入衰减因子和安全因子,可推算出侧窗粘接用聚氨酯(PU)弹性胶粘剂的剪切强度需超过0.54MPa,而目前国内外PU结构胶的剪切强度均超过此数值。     

结构胶粘接厚度对建筑幕墙抗形变能力影响分析

隐框式建筑幕墙是当前建筑幕墙设计的主要形式,其结构胶粘接厚度对于幕墙安全性尤为关键,因此分析了结构胶粘接厚度对建筑幕墙抗形变能力影响。根据胶粘剂力学性能中的拉伸弹性模量与剪切模量进行结构胶粘接厚度计算,确定建筑幕墙最佳结构胶粘接厚度,并分析建筑幕墙结构胶变形性能,获取了结构胶拉伸变形同剪切变形的相关性。根据结构胶相关拉伸剪切强度测试标准,利用电子万能测试机进行结构胶粘接厚度对结构胶变形能力的影响测试和结构胶变形对建筑幕墙抗变形能力的影响测试。测试结果显示当结构胶粘接厚度达到最优值后,随着粘接厚度逐渐增加结构胶粘剂拉伸与剪切强度整体表现为逐渐降低状态,而粘接厚度下降则易导致胶粘剂粘接强度下降;结构胶受外力加载条件下产生的变形是建筑幕墙结构变形位移量的20%左右。     

复合材料胶接接头温度-湿度-载荷老化机理研究概述

概述了单一影响因素(温度、湿度、载荷)分别对胶粘剂、复合材料和复合材料胶接接头的影响机理,总结了多因素耦合作用下的老化机理。研究结果表明:复合材料胶接接头中的胶粘剂、复合材料以及胶接界面在温度、湿度、载荷的作用下都会发生变化,对接头的性能都有影响。在未来研究复合材料胶接结构老化机理中,在定性分析的基础上进行定量分析,并且需要考虑复合材料老化对胶接接头性能的影响。     

材料线膨胀系数对拉伸剪切性能的影响

为了研究被粘接材料的线膨胀系数对胶接件拉伸剪切性能的影响,用改性环氧树脂(EP)胶粘剂粘接不同材料,并对该胶接件进行拉伸剪切强度试验和温度影响试验。研究结果表明,被粘接材料的线膨胀系数不同会导致胶层在热冷变化过程中受到内应力作用而破坏,同时热空气进入胶层会导致胶层氧化变色,致使胶粘剂界面结合强度和胶粘剂自身强度降低;两种被粘接材料的线膨胀系数差异越大,经热冷变化后胶接件的拉伸剪切性能越低;在相同条件下,热冷变化温差越大,胶接件的拉伸剪切性能越低。     

TiO2-TDI粒子改性聚氨酯胶粘剂的市场性价比研究

采用TiO₂粒子和二氧化钛-甲苯二异氰酸酯(TiO₂-TDI)粒子对聚氨酯胶粘剂进行了改性处理,研究了不同添加量的改性粒子对聚氨酯胶粘剂硬度、羟基指数、拉伸剪切强度和表面形貌的影响。结果表明,改性聚氨酯胶粘剂的邵氏硬度随着二氧化钛粒子添加量的增加而逐渐增大,而老化1 000 h后,改性聚氨酯胶粘剂的邵氏硬度会随着TiO₂粒子添加量的增加而逐渐减小。随着老化时间从0增加至1 000 h,聚氨酯胶粘剂和改性聚氨酯胶粘剂的羟基指数(CI)都会随着老化时间的延长而逐渐增大,且相同老化时间下,PU+0.4%TiO₂-TDI的CI指数更小、拉伸剪切强度最大,其次为0.4%TiO₂改性聚氨酯胶粘剂。     

吸湿与干燥对车用聚氨酯胶粘剂接头失效的影响

为研究单一湿度和干燥恢复对聚氨酯粘接接头失效的影响,选择常温浸泡环境对粘接接头进行0(未老化)、10、20和30 d的老化作用,在潮湿和干燥两种状态下对粘接接头进行准静态失效测试,分析失效载荷和失效模式的变化规律,揭示聚氨酯粘接接头的失效机理。研究结果表明:在潮湿状态下的粘接接头失效载荷和接头刚度随着浸泡时间逐渐下降,但是下降趋势逐渐减缓,失效断面由内聚失效转变为混合失效,说明粘接接头在潮湿状态下的性能变化主要由胶层吸湿和界面失效引起;经过干燥之后,粘接接头的失效载荷和接头刚度都得到了恢复,且略高于未老化接头,失效模式又恢复为内聚失效,说明干燥之后粘接接头性能的提高主要由后固化引起。因此,提高车辆聚氨酯粘接结构在潮湿状态下的力学性能的关键在于提高粘接界面的力学性能。