E-7膠粘劑的改性探討

張躍峰 邵勁力 鄒俊軍 肖海剛 畢超

摘要：文章針對環(huán)氧樹脂E-7膠粘劑在加熱固化過程中出現(xiàn)粘度小、流失嚴(yán)重的問題，通過添加不同含量的氣相Si02改善流動性，并對其粘度、力學(xué)性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明，隨著氣相Si02添加量的增多，E-7膠粘劑的最小粘度由2673mPa.s逐漸增加到14000mPa.s，粘度增加明顯。拉伸剪切強(qiáng)度仍可保持在19.7IMPa，符合應(yīng)用的實(shí)際要求。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂;E-7膠粘劑;氣相Si02;改性;粘度

中圖分類號：TQ437

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-5922（2020）06-0020-03

0 前言

尾噴管是導(dǎo)彈固體發(fā)動機(jī)的能量轉(zhuǎn)換裝置，工作環(huán)境惡劣，在工作中要承受復(fù)雜高溫燃?xì)饬魉┘拥臒帷⒘ψ饔靡约拔矅姽苷駝拥臋C(jī)械載荷等，是固體發(fā)動機(jī)中最復(fù)雜、故障最多的部件[1，2]。現(xiàn)在固體發(fā)動機(jī)尾噴管主要是通過結(jié)構(gòu)膠粘劑將隔熱防護(hù)材料與金屬殼體膠接而成，隨著使用環(huán)境的提升，對所使用的結(jié)構(gòu)膠粘劑耐溫性能提出了更高的要求。

E-7膠粘劑作為一種中溫固化膠，其優(yōu)異的耐熱性能近年來在固體發(fā)動機(jī)尾噴管上深受青睞，在越來越多的型號產(chǎn)品上應(yīng)用。但是E-7膠粘劑在升溫固化過程中，粘度變小導(dǎo)致在較大間隙產(chǎn)品膠接時出現(xiàn)膠液嚴(yán)重流淌，影響膠接面膠接質(zhì)量。氣相二氧化硅在工業(yè)上作為一種非常好的增稠觸變劑廣泛應(yīng)用在涂料、不飽和樹脂、膠粘劑、復(fù)合材料中。[3]本文通過添加不同含量的氣相Si02對E-7膠粘劑進(jìn)行增稠處理，探索氣相Si02對E-7膠粘劑的工藝性、粘度、力學(xué)性能的影響，為后期工程應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

E-7膠粘劑，上海華誼樹脂有限公司生產(chǎn);氣相Si02，上海嘉儷?；瘜W(xué)產(chǎn)品有限公司。

1.2 試驗(yàn)儀器

5966型電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)，INSTRON CALI-BRATION LAB;HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋，江陰市保利科研器械有限公司;MCR102型流變儀，AntonPaar。

1.3 試驗(yàn)部分

按照上海華誼樹脂有限公司提供的膠粘劑使用說明書，E-7膠粘劑常溫下為膏狀，使用前需在60℃的環(huán)境下放置2-3h。在燒杯中加入一定量E-7膠粘劑的甲組分，將其放置于水浴中，60℃恒溫加熱，并手動攪拌，待粘度明顯降低后按照固定配比加入乙組分以及不同量的氣相Si02，重新置于水浴中60℃恒溫加熱，手動攪拌均勻。氣相Si02的添加量按照表1進(jìn)行。

1.4 性能測試和表征

1）表觀及流動性：采用目視法觀察5組試驗(yàn)中膠粘劑的表觀和流動性。

2）粘溫曲線測試：采用流變儀對5組試驗(yàn)中的膠粘劑進(jìn)行粘溫曲線測試。

3）拉伸剪切性能測試：按照GB/T 7124-2008.采用單片制備膠粘劑的鋁鋁搭接試片，在Instron公司生產(chǎn)的5966型電子萬能試驗(yàn)機(jī)上測試膠粘劑的拉伸剪切性能。每個試驗(yàn)至少測試5對鋁鋁搭接試片的拉伸剪切性能，測試速度為5mm/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 膠粘劑表觀及流動性能

圖1是不同氣相Si02添加量的E-7膠粘劑于60℃恒溫水浴的表觀狀態(tài)。

從圖1可以看出，隨著氣相Si02添加量的增多，膠粘劑的顏色由淺棕色慢慢變?yōu)槿榘咨鲃有阅芑颈３植蛔?。與常規(guī)使用的SW-2膠粘劑相比，流動性能基本一致，工藝性可行。

2.2 粘溫曲線

圖2是不同氣相Si02添加量的E-7膠粘劑的粘溫曲線。

E-7膠粘劑在升溫固化過程中，粘度先減小，待到凝膠點(diǎn)附近粘度驟升。從圖中可以看出，隨著氣相Si02添加量的增多，E-7膠粘劑的最小粘度由2673mPa.s（73.320C）逐漸增加到14000mPa.s（71.3℃），粘度增加明顯，說明氣相Si02的添加很好的改善了E-7膠粘劑的高溫流動性能，從而有效減少固化過程中膠液的流失，有利于膠接質(zhì)量的提高。

2.3 拉伸剪切性能

表2和圖3列出不同氣相Si02添加量的E-7膠粘劑的拉伸剪切強(qiáng)度和變化趨勢。

從圖中可以看出，隨著氣相Si02添加量的增多，E-7膠粘劑的拉伸剪切強(qiáng)度緩慢降低，當(dāng)氣相Si02添加量為2%時，拉伸剪切強(qiáng)度仍能達(dá)到19.71MPa，高于使用要求的最低值14.70MPa，符合應(yīng)用的實(shí)際要求。

3 機(jī)理分析

由于氣相Si02表面具有很多高活性的硅羥基，其能夠通過氫鍵作用，一方面使得分散在E-7膠粘劑中的Si02連接成為一個完整的Si02網(wǎng)絡(luò)充滿于整個E-7膠粘劑體系，使得粘度增加[3];另一方面，Si02表面的硅羥基通過氫鍵作用與E-7膠粘劑中的環(huán)氧基連接，也使體系粘度增加。隨著氣相Si02含量的增加，氫鍵作用更加明顯，所以體系的粘度隨之增加。同時，氣相Si02含量的增加使得E-7膠粘劑對鋁試片膠接面的浸潤性變差，粘結(jié)力下降，從而導(dǎo)致拉伸剪切性能隨著氣相Si02含量增加而下降。

4 結(jié)語

1）通過添加不同含量的氣相Si02，E-7膠粘劑的顏色略有變化，60℃下的流動性能良好，適合后續(xù)工藝性操作。加熱固化過程中，膠粘劑的粘度由2673mPa-s（73.32℃）逐漸增加到14000mPa·s （71.3℃），粘度增加明顯，能夠有效減少固化過程中膠液的流失，利于膠接質(zhì)量的提高。

2）當(dāng)氣相Si02添加量為2%時，拉伸剪切強(qiáng)度仍能達(dá)到19.71MPa，高于使用要求的最低值14.70MPa，符合應(yīng)用的實(shí)際要求，解決了E-7膠粘劑在固化過程中因粘度變小，膠液流失多，膠接質(zhì)量降低的缺陷。

參考文獻(xiàn)

[1] DANIELE B，et al.Numerical simulation of chemicalerosion in vega launcher solid-propellant rocket motornozzles [R].AIAA， 2015-4175.

[2]梁瑜，郭亞林，張祎.固體火箭發(fā)動機(jī)噴管用樹脂基燒蝕防熱材料研究進(jìn)展[J]，宇航材料工藝，2017 （2）：1-4。

[3]蔣麗妍，鄭景新，舒暢.氣相二氧化硅增稠觸變性能的研究和應(yīng)用[J]，有機(jī)硅氟資訊，2008（8）：37-39.

作者簡介：張躍峰（1987-），男，河南南陽人，碩士研究生，工程師，研究方向：主要從事樹脂基復(fù)合材料的膠接裝配工作。