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发表于 2007-5-3 08:17:06
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张劲松, 何永祝, 凌玲, 上官绪水0 P; @ z% z: w0 N1 B$ R! e
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(中国航天科技集团公司四十二所,湖北省襄樊市441003), U+ b. E: x( }+ t+ d
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前言$ Q+ U8 L: r" d0 G- F" v
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三元乙丙橡胶(EPDM)具有耐候、耐老化、耐热、低密度等诸多特性,在建筑、机械、化工、汽车等领域已得到广泛应用,在航天发动机燃烧室绝热层中的应用亦越来越受到重视。但由于EPDM主链是不含双键的完全饱和的直链型结构,使其具有自粘、互粘性差的特点,这一特性使EPDM的推广应用受到严重制约。尤其是在航空、航天领域中应用时,一般的胶粘剂难以完全满足高粘结强度、长贮存期、高韧性以及良好的工艺性能等技术要求。
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1 a6 X R% a8 S! E 目前市售的EPDM胶粘剂一般采用CR、IIR等基材配置成溶液使用,由于上述基材与EPDM极性相差较大,难以获得良好的综合性能。本项研究中,采用EPDM混炼胶与CSM混炼胶共混改性后配置成一液型胶粘剂,在EPDM-钢、EPDM—NBR、EPDM生胶一EPDM熟胶、EPDM一复合材料等界面粘结中应用,取得了良好的效果。
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1实验部分
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1.1 主要原材料. e5 @, b/ W- h! c, G8 r4 z h/ k5 d
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zJ-20:SiO2填充的ENB型EPDM混炼胶,自制;$ V9 h+ g- S* E! l& U
& L6 P L$ ^8 e* G0 S$ }6 AKM:HAF炭黑填充的CSM混炼胶,自制;, R, E$ T9 z; I: H
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ZnO:氧化锌,工业级,上海冶炼厂;
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HX:松香树脂,软化点≥65℃,株洲林化厂;
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2 `0 p1 o7 V* @, }# O# pRl1:酚醛树脂,Br含量3.5—4.0,山西化工研究所;TX:萜烯树脂,软化点(85~5)oc,江西吉水树脂有限责任公司。) n% s; c' \( l5 c; z* @4 U
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1.2 胶粘剂的配制
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将zJ一20、KM分别在环己烷、二甲苯等溶剂中浸泡溶胀,按比例加入增粘树脂等配合剂后,在胶体磨中研磨均匀制得胶粘剂。
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6 I U7 r% V) b( x# d1.3 性能测试
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; @ R+ X) O6 f 制做640mm的EPDM-胶粘剂-NBR等粘接试件,在INSTRON 4502型材料试验机上,于25℃ 、20mm/min拉速下测试拉伸强度。, `- B; N: c8 c* }1 F/ X' r9 Z
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制作100mm x25mm的180。剥离试件,在INSTRON 4502型材料试验机上,于25℃ 、20mm/min拉速下测试初粘剥离强度。
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2实验结果及讨论
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0 ~$ r( @% I- L% @- y2.1 混炼胶对粘结性能的影响
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- ? ?6 M- Y4 g0 V' C q6 c 采用EPDM—NBR界面考察了EPDM混炼胶及CSM混炼胶含量对界面粘结性能的影响。实验结果列于表1。
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. t& V8 \6 O, U0 z- ?' w1 p$ C EPDM与NBR极性相差较大,调节CSM与EPDM的比例,可以使粘结界面极性形成梯度分布,有利于粘接。表1所列表明,CSM与EPDM混炼胶比例对界面粘结强度具有重要影响,EPDM混炼胶比例过低或过高均会使界面粘结强度降低,当CSM与EPDM混炼胶比例为100:60时,可达到最佳粘结强度。
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3 q; }6 R) z2 z2 N2 \/ ^2I2 增粘树脂对初粘力的影响* P9 W3 f4 v4 F: s- ~, h
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胶粘剂实施过程中一般要求其具有一定的初粘力,以便使粘贴件定位,大型压力容器制造过程中,胶粘剂初粘性能是影响内衬材料粘贴的关键工艺性能之一。在本实验中,通过测试剥离强度的方法研究了不同增粘树脂对初粘力的影响。表2所示为不同种类、不同含量增粘树脂在不同晾置时间下的剥离强度。
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表2所示结果表明,增粘树脂的种类和用量对胶粘剂的初粘性能具有较大影响,其中采用松香树脂效果最佳,晾置l0至50min,初粘力无明显变化。
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2.3 增粘树脂对粘接性能的影响
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+ p1 O! J# z' T& o# D' b/ l1 v 实验表明,松香树脂、酚醛树脂及萜烯树脂等均可为EPDM胶粘剂提供有效的初粘力。但增粘树脂的选用对胶粘剂粘接性能具有较大影响。表3所示为不同种类及含量增粘树脂对界面粘结强度的影响。
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表3所列表明,松香树脂与萜烯树脂会不同程度降低界面粘结强度,但适量的酚醛树脂可提高界面粘结强度。 V( }" L/ l$ W/ @$ O
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2.4 补强填料对粘接性能的影响
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( a( H& \( q8 w) I 补强填料的种类及含量对胶粘剂性能具有较大影响,表4所示为不同种类及含量补强填料对界面粘结强度的影响。" Y3 f$ \& B: ?9 R1 N/ ~
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, T7 W1 d) p3 L 表4所示表明,加入补强填料可使界面粘结强度得到不同程度提高,其中HAF、ZnO效果较为明显。HAF是高补强炭黑,加入胶粘剂中可以有效提高胶粘层本体力学性能,因此增HHAF用量可有效提高界面粘结强度。
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3 工程应用结果. z' `" _% l9 K0 i
G3 d& I* }) L 本课题通过上述研究,研制成功AO1系列EPDM胶粘剂,φ1400mm大型压力容器内衬材料成型工程应用结果表明,该胶粘剂操作简便、工艺适应性强、耐老化、胶层韧性优良,可与多种极性、非极性材料形成良好粘结。工程应用中实测性能数据列于表5。
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4结论
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. k. Y: s @* F$ { 界面粘结困难是影响JEPDM材料广泛应用的重要因素之一,本研究采用EPDM混炼胶与CSM混炼胶共混改性后配置成一液型胶粘剂,在EPDM-钢、EPDM—NBR、EPDM生胶-EPDM熟胶、EPDM-复合材料等界面粘结中应用,取得了良好的效果,界面粘结强度可以达到3MPaI)2上,界面贮存性能、工艺性能良好。在大型压力容器内衬材料成型工程中已得到成功应用。
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