耐高温环氧树脂胶黏剂的研究进展

耐高温胶黏剂广泛应用于航空航天、汽车、电子电器等领域,其中环氧树脂胶黏剂具有成本低廉、粘接强度高、综合性能好等优点,经常被作为耐高温胶黏剂的基体,但是固化后的环氧树脂存在耐热性不高等缺点,限制了它的广泛使用。为此,文章介绍了近年来通过无机填料、热塑性树脂、橡胶等方法改性环氧树脂制备耐高温环氧胶黏剂的研究成果,并对其发展前景进行展望。     

耐高温环氧树脂胶黏剂研究进展

耐高温环氧树脂胶黏剂具有胶结强度高、综合性能好、使用工艺简便等特点,广泛应用于工业和生活的各个领域。环氧胶黏剂的耐高温性取决于固化物的热变形温度和热氧化稳定性,固化物中交联点间的距离越短,交联密度越大,分子链上的芳环、脂环、杂环等耐热刚性基团越多则热变形温度越高,高温力学性能越大,耐热性越好。可以通过改性环氧树脂,使用多官能度固化剂来提高环氧树脂胶黏剂的耐温性。主要从组成方面介绍影响环氧树脂胶黏剂耐高温性的影响因素,并就目前在制备耐高温环氧树脂方面的研究成果进行了综述。     

聚酰亚胺改性环氧树脂胶黏剂的研究

环氧树脂和聚酰亚胺的性能具有一定的互补性,用聚酰亚胺对环氧树脂进行改性可以综合两者的优点,得到具有良好机械性能和粘结强度的耐高温环氧胶黏剂。用聚酰亚胺中间体聚酰胺酸(PAA)对环氧树脂(EP)进行改性,加入一定量的端羧基丁腈橡胶(CTBN),用4,4’-二氨基二苯砜(DDS)做固化剂,先在一定温度下进行预反应,然后在一定的工艺条件下固化,通过调节不同的配比,得到具有较高耐热性的环氧树脂胶黏剂。具体研究了PAA用量、DDS用量、CTBN用量对胶黏剂力学性能的影响,筛选较好的配方。采用热重分析仪(TG)和差热扫描量热仪(DSC)等研究胶黏剂的耐热性能,并利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)对各树脂进行结构表征,采用扫描电镜(SEM)对固化后胶黏剂的断面形貌进行了分析。     

高性能环氧树脂胶黏剂的制备及应用研究进展

环氧树脂胶黏剂具有优异的附着力和力学性能,可以在各种条件下为不同类型的底材提供强大的粘接性,应用领域非常广泛.但环氧胶黏剂本身是脆性材料,由于其高度交联的结构,极易断裂,限制了其结构粘接性能.随着粘接技术的发展,胶黏剂需要适应更加严苛的环境.因此,急需高性能环氧树脂胶黏剂的研制.本文讨论了环氧树脂胶黏剂的固化机理,以及...     

环氧树脂胶黏剂在桥梁加固修补工程中的应用

修建时间较久的桥梁在不断的冲击振动、雨水冲刷腐蚀作用下,钢筋混凝土结构会出现不同程度的损伤现象。以环氧树脂为基料,添加促进剂、固化剂、稀释剂、填料,制备环氧树脂胶黏剂价格低廉、工艺简单。环氧树脂胶黏剂具有良好的功能性和黏接性能,可对建筑物、道路、桥梁等进行层压、浇铸、黏合或密封等,使建其更加牢固。桥梁需要加固的部位不同,所需的环氧树脂胶黏剂不同,需要调整固化剂、填料和助剂的类别与比例,制备性能各异的环氧树脂胶黏剂,满足桥梁加固修补工程的需求。     

环氧树脂胶黏剂的制备及其力学性能分析

由于不同的制备方法所形成的环氧树脂胶黏剂具有不同的力学性能,因此对环氧树脂胶黏剂的制备过程及其力学性能进行研究分析.首先确定环氧树脂胶黏剂配方的选择依据以及环氧胶黏剂添加剂的用量情况,在此基础上设计改性环氧胶黏剂的配制工艺.以环氧树脂胶黏剂的界面力学特征、弹性、线性断裂力学特征以及抗折强度为性能指标进行实验,结果表明:...     

制刷用环氧树脂胶黏剂的研制

以油脂为原料,对长碳链环氧树脂的合成工艺进行了研究,探讨了合成反应条件对环氧树脂性能的影响。合成可挠性环氧树脂的最佳工艺条件为:反应温度 125℃,时间 2 h,催化剂用量 0.2%。制得的环氧树脂胶黏剂的性能及刷鬃结合强度达到相关企业标准。     

一种单组份环保型环氧树脂胶黏剂的制备

本实验以双酚A型环氧树脂为基体树脂,双氰胺为固化剂,咪唑为固化促进剂,BN(氮化硼)和A1₂O₃为填料,再添加适量的其他助剂,制备单组份环保型环氧树脂胶黏剂。通过对粘接强度,热性能、储能模量、玻璃化转变温度的测试,研究了基体树脂、填料、固化剂用量等因素对环氧树脂胶黏剂性能的影响,制备了单组份环保型环氧树脂胶黏剂。     

亚胺改性环氧树脂胶黏剂的研究

采用端羧基亚胺中间体对环氧树脂进行改性,用芳香胺做固化剂,制备了亚胺改性环氧树脂胶黏剂.研究了端羧基亚胺中间体的种类及用量、固化剂种类及用量、固化条件等因素对胶黏剂性能的影响.结果表明,采用分子中含有砜基的亚胺中间体对环氧进行改性、用DDS做固化剂制得的胶黏剂的性能最好.亚胺中间体用量为60phr～70phr、固化剂用量控制在固化剂活泼-H/环氧基为0.6～0.7时,胶黏剂的综合性能较好.适合该胶黏剂的固化条件为200℃/2h 220℃/4h.     

基于ANSYS的两种胶黏剂劈裂接头数值模拟

采用有限元分析软件ANSYS,对钢制劈裂接头上胶层中部的正应力和剪切应力的分布进行了弹塑性有限元数值模拟与分析。分别考察了由弹性模量相差较大的丙烯酸酯胶和环氧树脂胶黏剂时制备的单一胶或处于不同部位的两种胶黏剂所得到的混合胶层与45钢形成的劈裂接头中的应力分布情况。结果表明,对于由单一胶形成的劈裂接头来说,采用弹性模量较低的丙烯酸酯胶黏剂所形成的接头中的正应力分布更为均匀;而混合胶所形成的劈裂接头的应力集中程度通常高于单一胶。     

Study of failure behaviors of rigid polyurethane foam treated under thermal and vibration conditions by experiment and numerical simulation

Failure mechanism of rigid polyurethane foam (RPUF) treated under different conditions was studied by means of experiments and numerical simulation. Thermal degradation mechanism of RPUF under different temperatures was characterized by thermogravimetric analysis-Fourier transform infrared spectrometry coupled with gas chromatography–mass spectrometry (TG-FTIR-GC–MS) in air and nitrogen atmosphere, respectively. And the vibration failure mechanism of RPUF was analyzed by finite element analysis (FEA) and extended finite element method (XFEM). The experimental results indicated that the failure mode in nitrogen was the broken of carbamate groups, and in air was the broken of carbamate groups and the radical decomposition of ether groups. Numerical simulation suggested that there was vibration stress concentration in the center of foam prism, which was easy to produce sliding and opening fatigue cracks during random vibration.     

高压电场强化空气对流传热实验及其数值模拟

以空气为实验介质,对水平光管、横纹管、缩放管和螺旋槽管的强制对流传热进行了高压电场强化实验,研究了高压电场强化传热的一些基本规律。实验验证了当外加高压大于15 kV后,对强制对流传热有较好的综合传热效果,最大强化率达2.8,而阻力系数的增大倍数在1.5—1.9。并对横纹管进行了数值模拟,从场协同的角度研究了速度场与温度场夹角对传热膜系数的影响。结果表明,速度、温度梯度的大小,及两者夹角的余弦值均会影响传热效果,在三者的值都是最大的位置,其传热膜系数也最大。     

固体碱渣解聚均质器结构试验与数值模拟

制碱工业过程产生大量碱渣等废弃物,固体碱渣再利用是化工行业技术难题。本文以某化工股份有限公司氨碱法制碱过程中产生的固体碱渣为研究对象,数值模拟研究了影响均质器内浆液分布均匀性的变化因素,通过试验验证了均质器的最佳结构特征。结果表明：固体碱渣的粒度小,具有溶胶的性质,经过压滤机压滤过后的碱渣,粒子重新团聚,硬度大、不易破碎、解聚;提高均质器的搅拌器转速对流体的流动速度及均质效果有很大改善,但并不能完全消除死区;相比于局部立式搅拌桨叶结构,采用立式搅拌桨结构的均质效果明显,且功耗更小;增加导流板结构,与未加装前相比,功耗降低,综合考虑确定均质器的搅拌器采用立式桨+平直桨+导流板的混合型桨叶结构,有利于提高碱渣再利用的经济性。本文研究结果可为固体碱渣制备脱硫剂的工业应用奠定基础。     

Experimental and numerical investigation on three-point bending behaviors of unidirectional warp-knitted composites

This study develops a novel specimen model, which considers the progressive damage of the layers, the knitting yarns, and the interlaminar cohesive zone, to investigate the flexural properties and the interlaminar shear properties of the unidirectional warp-knitted composites. Three-point bending tests are conducted as verification of the numerical model. Improved strain-based Hashin criteria are proposed to analyze the shear nonlinearity. Results show that specimens with small span-to-thickness ratios exhibit obvious nonlinear behaviors and the corresponding simulation results are sensitive to the value of the shear nonlinear factor. Failure mechanism and stress distributions are analyzed based on numerical simulations. The effect of the specimen size on bending behaviors is discussed. The influence of the width is found to be negligible but that of the span-to-thickness ratio is significant. The ranges of the span-to-thickness ratio corresponding to different failure modes are given. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2019 , 136, 48132.     

MOCVD生长GaN的反应动力学分析与数值模拟

提出了GaN生长的主反应和寄生化学反应模型,用主反应和与主反应平行进行的寄生反应来描述GaN的实际生长过程,并将此数值模拟得到的GaN沉积速率和文献中的实验数据进行了对比,发现与在实际MOCVD反应器上相同反应条件时得到的实验数据吻合较好。此外还发现TMGa浓度对GaN的生长速率有较大影响,但并非简单的线性关系。     

火灾烟气扩散数值模拟与控制研究

描述了高层建筑火灾危险性的特点和现实情况,分别介绍了目前国内外在建筑火灾烟气扩散领域的研究和成果,指出了需进一步改进的问题,并提出了采用分区模拟的手段来实现高层建筑火灾烟气扩散的计算机模拟。     

Experimental study of rheological properties of solid propellant slurry at low-shear rate and numerical simulation

The steady state rheological properties of a three-component hydroxyl-terminated polybutadiene binder (HTPB) solid propellant slurry at low shear rate were investigated using a rotational rheometer. The data were analyzed and the rheological characteristics of the slurry were determined. The effect of shear rate on apparent viscosity and shear stress as well as the viscosity–time effect of the slurry were also analyzed. Herschel–Bulkley (H-B) model was applied for the simulation of the flow process of a two-dimensional container using CFD Ansys-polyflow software. Experimental results showed that solid propellant slurry had yield pseudoplasticity. Yield characteristics were determined based on the fact that when shear stress was greater than yield stress, the slurry began to flow and the relationship between shear stress and shear rate obeyed power law function. Simulation results further verified the correctness of experimental results.     

E-39D/METHPA固化体系性能及固化机理探讨

探讨了甲基四氢邻苯二甲酸酐(METHPA)固化剂用量对双酚A型环氧树脂E—39D力学性能及耐热性能的影响,利用丙酮萃取法和傅立叶红外光谱法(FTIR)对不同配比的E—39D／METHPA体系固化度进行了定量分析,同时进行了E—39D／METHPA共混体系的固化机理探讨。     

深层鼓泡床内偏涌现象的实验研究与数值模拟

针对催化裂化空筒汽提器中存在的气体偏涌现象,在一套大型空筒催化剂汽提器冷模实验装置中利用光纤探针法系统研究了偏涌的特性及其随床层高度的发展变化情况,并进一步利用一种新的离散颗粒计算流体力学模型(CPFD模型)对该现象进行了数值模拟研究.结果表明,在催化裂化汽提器操作条件下,偏涌主要发生在临近床层边壁的位置,造成周向上颗粒浓度分布呈现严重的不均匀性,偏涌的强度会随着床层高度的增大而减弱.CPFD模型不仅能够成功预测深层鼓泡床中存在的偏涌现象,而且可以定性预测偏涌强度沿床层高度的发展趋势,但定量预测结果较实验结果偏大.上述结果对工业汽提器的设计和故障诊断具有指导意义.     

细颗粒物的声凝并数值模拟研究进展

采用数值模拟方法研究细颗粒物的声凝并具有实验研究无法比拟的灵活性和经济性,是获得声凝并微观机理和宏观效果的重要途径之一。本文对国内外相关研究进展和现状进行评述,介绍了细颗粒物声凝并的同向作用机理、流体力学作用机理、声致湍流机理,阐述了声凝并数值模拟的区域算法、矩量法、蒙特卡罗方法,指出考虑各凝并机理之间的耦合,利用多重蒙特卡罗方法结合可视化编程技术,对声凝并过程进行可视化数值模拟是声凝并数值模拟研究的重要发展方向。