Как разработать оптимальную формулу эпоксидного клея

Эпоксидные клеи являются наиболее широко используемыми и имеют самый большой объем использования среди адгезивов. Чтобы разработать оптимальную формулу эпоксидных клеев и достичь требуемых характеристик склеивания, необходимо понимать механизм адгезии и механизм отказа склеивания.

Что касается основных принципов конструкции эпоксидного клея, следующие три аспекта должны быть хорошо управляемыми:

一 、 Связь между свойствами клея и характеристиками склеивания

Свойства клея оказывают решающее влияние на характеристики склеивания и имеют решающее значение для формулы конструкции клея. Характеристики адгезивного слоя и интерфейсного слоя в суставе в основном зависят от структуры, свойств и процесса отверждения клея, а также от структуры поверхности и свойств адгезива.

Свойства клея, обсуждаемые здесь, относятся к свойствам отвержденного адгезивного слоя и интерфейсного слоя. К основным свойствам клея, влияющих на характеристики склеивания, относятся:

(1) Прочность и вязкость клея. Первая-это способность клея противостоять внешним силам, а вторая-способность уменьшать концентрацию напряжений и противостоять распространению трещин. Повышение прочности и ударной вязкости клея полезно для повышения прочности сцепления соединения.

(2) модуль упругости и удлинение при разрыве клея. Эти два влияют на распределение напряжений в связном соединении. Клей с низким модулем упругости и высоким удлинением при разрыве может значительно улучшить прочность сцепления в условиях «линейной силы». Однако слишком низкий модуль упругости и слишком высокое удлинение при разрыве часто могут снизить прочность сцепления, что может уменьшить прочность сцепления. Для этих двух противоположных факторов только путем нахождения их оптимальных значений под их совместным воздействием может быть достигнута наилучшая прочность сцепления «линейной силы».

(3) Стабильность и долговечность клеев. Это его способность противостоять ухудшению адгезивных характеристик и структурным повреждениям, вызванным окружающей средой (температура, влажность, старение, средняя эрозия и т. Д.). Он играет решающую роль в повышении термостойкости, влаго-и термостойкости, устойчивости к старению, коррозионной стойкости, а также безопасности и надежности соединений. Прочность на сдвиг (поверхностное напряжение) и прочность на отслаивание (линейное напряжение), очевидно, являются двумя разными типами свойств. Бывший принадлежит категории стресса и окончательный стресс (стресс отказа) материала; Последний связан с энергией деформации прилипателя и принадлежит к категории энергии, которая энергия трещиноватости (работа трещиноватости) материала. Поэтому некоторые люди перечисляют силу отслаивания как параметр ударной вязкости. Zhongwei Yizong et al. измерили соотношение между толщиной слоя клея, температурой и скоростью испытания с прочностью отслаивания и обнаружили, что эти параметры могут быть преобразованы. Число пиков прочности на отслаивание в кривой связано с числом точек перехода клея.

Взаимосвязь между твердостью, модулем упругости и характеристиками склеивания эпоксидных клеев можно разделить на четыре области в зависимости от их твердости: неструктурные клеи, гибкие клеи, общие структурные клеи и термостойкие клеи.

Следует отметить, что характеристики клея и характеристики склеивания взаимосвязаны и взаимно ограничиваются. Только путем всестороннего рассмотрения и взвешивания может быть разработана оптимальная формула для требуемого эпоксидного клея.

、 Основная основа для определения ключевых характеристик требуемого эпоксидного клея

(1) Выберите характеристики клея в соответствии с напряженным состоянием и величиной соединения. Для «плоскостной силы» целесообразно выбрать клей с высокой когезионной прочностью и прочностью сцепления, а также хорошей вязкостью. Для «линейной силы» целесообразно выбрать клей с хорошей ударной вязкостью, более низким модулем упругости и более высоким удлинением при разрыве. При воздействии усталостных или ударных нагрузок рекомендуется выбирать клей с хорошей прочностью.

(2) Выберите клей в соответствии со свойствами адгезива. Жесткие и хрупкие материалы (такие как стекло, керамика, цемент, камень и т. Д.) Следует использовать клей с высокой прочностью, высокой твердостью и модулем упругости, который нелегко деформируется. Детали из листового металла и конструктивные детали и другие жесткие, высокопрочные жесткие материалы из-за большой нагрузки и наличия напряжения отслаивания, удара и усталостного напряжения должны использовать высокопрочные, жесткие структурные клеи, такие как эпоксидно-нитриловые клеи. Мягкие и эластичные материалы (пластиковые пленки, резина и т. Д.) Обычно не используют эпоксидные клеи. Также можно выбрать гибкий эпоксидный клей. Пористые материалы (пенопласт, морские повреждения и т. Д.) Следует использовать более вязкие,Гибкий эпоксидный клей. Материалы с низкой полярностью (полиэтилен, полипропилен, фторопласты и др.) должны быть активированы перед склеиванием эпоксидным клеем.

(3) Выберите клей в соответствии с температурой использования. Температура стеклового перехода Tg клея обычно должна быть выше максимальной температуры использования. Температура использования эпоксидных клеев общего назначения составляет около-40 ~ 80 ℃. Когда температура использования выше 150 ℃, следует использовать термостойкие клеи. Когда температура использования ниже-70 ℃, следует использовать прочный низкотемпературный устойчивый клей, такой как эпоксидно-полиуретановый клей, эпоксидно-нейлоновый клей и т. Д. Чередование холода и тепла оказывает большее разрушительное воздействие на стык, и следует использовать прочный, устойчивый к высоким и низким температурам клей, такой как эпоксидно-нейлоновый клей и т. Д.

(4) Выберите клей в соответствии с другими требованиями к производительности. Такие как водостойкость, влагостойкость, устойчивость к старению, коррозионная стойкость, диэлектрические свойства и т. Д.

(5) Выберите клей в соответствии с технологическими требованиями (температура отверждения, скорость отверждения, вязкость, отверждения на влажных поверхностях или в воде и т. Д.). Выбранный клей часто не может удовлетворить все требования одновременно. Это требует правильного суждения о том, какие свойства являются основными свойствами (ключевыми свойствами) требуемого клея, а какие-вторичными. И конструировать формулу клея по принципу обеспечения основных свойств и с учетом других свойств.

、 Шаги и методы для дизайна формулы эпоксидного клея

Во-первых, следует определить, можно ли использовать эпоксидный клей на основе характеристик использования и допустимых условий процесса отверждения, и есть ли преимущество с точки зрения соотношения цена-качество. Затем, дизайн формулы может быть осуществлен в следующих шагах.

(1) Предварительное суждение о том, какие основные свойства и какие вторичные свойства, необходимые для эпоксидного клея.

(2) Исходя из принципа обеспечения основных функций и принимая во внимание другие функции, определить предварительную формулу клея (группа сборки и соотношение клея) в соответствии с соотношением между структурой и свойствами составляющих материалов и свойствами клея. Также следует учитывать стоимость и источник компонентов.

Сначала выберите систему отверждения эпоксидной смолы. Рассчитайте теоретическое количество смолы и отвердителя в соответствии с химическим эквивалентом. Для катализаторов и ускорителей см. эмпирические данные.

Затем, выберите другие добавки. Определите предварительное количество (соотношение) по эмпирическим данным или пробной сборке. При выборе составных материалов также обратите внимание на взаимное влияние между ними.

(3) Оптимизировать предварительную формулу в соответствии с принципом оптимальной основной функции и соответствующими другими функциями. Такие, как использование ортогонального регрессионного анализа и с помощью автоматизированного проектирования, наконец, определяют лучшую формулу после всестороннего рассмотрения.