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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* i; A0 S$ h) R$ [: b; s. C/ q, A
8 G' _4 w0 u4 y) D- F, @' }: [(中国航天科技集团公司四十二所，湖北省襄樊市441003)
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7 q) ^5 p( S6 N; n& i+ O前言
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; c% ?, l* U, C/ j+ z 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。9 d0 R% g6 R. i3 S, [& }1 J" ?- R
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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: R2 q- e4 Y& w
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zJ-20：SiO2填充的ENB型EPDM混炼胶，自制；
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KM：HAF炭黑填充的CSM混炼胶，自制；& `6 C- c7 D" q# J
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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； Y) R( V, ~6 j2 @# u6 g6 W) I
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Rl1：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。. F9 q/ J3 y* c) N- v9 p% g& C
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1．2 胶粘剂的配制, E+ g( V; w' h& s! F; G
: j) G$ k" N; K+ R 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。9 `* X3 o$ f# Y
/ E1 ?* F0 a( a- S) j% `1．3 性能测试
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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。* ~/ S1 |& m# h8 V
' a$ n6 ]* p, b$ ~8 c$ g7 u 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。. H# G6 X$ f: H
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2实验结果及讨论
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& F' Q S# m- _& `2．1 混炼胶对粘结性能的影响' M6 b f; J, ^3 n* [
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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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, L, p M9 ~1 ~1 h) G+ \ 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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2I2 增粘树脂对初粘力的影响0 y; [' l: i" N. F
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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。; J2 ~- b( C+ A, y4 K" e C
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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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h2 f6 l- ?$ c" D$ t1 I8 N2．3 增粘树脂对粘接性能的影响" v2 n$ |5 H: P/ m2 U- V! H2 |0 t
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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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; `+ V r( j* D: T) L 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。
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2．4 补强填料对粘接性能的影响4 V# S* ^/ r1 N) r9 q
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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。
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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$ [6 ]* ]9 D+ I. K) f/ B- l5 }) k5 Y4 W3 z
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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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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。 d4 |5 ?1 ?9 e# n! }; ^
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