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不同種類環(huán)氧樹脂對金屬基材粘接的影響（三）
4 CTBN改性環(huán)氧樹脂對金屬粘接的影響
隨著CTBN改性環(huán)氧樹脂中E-51含量的增加，環(huán)氧膠粘劑對不同金屬基材的拉剪強度表現(xiàn)為先升高后下降，在E-51質(zhì)量分數(shù)為20%時達到最大值。對于冷軋鋼，膠粘劑一直表現(xiàn)為內(nèi)聚破壞；對于5052鋁合金和6061鋁合金，隨著CTBN改性環(huán)氧樹脂含量的提高，破壞形式逐漸得到改善，當(dāng)CTBN改性環(huán)氧樹脂含量高于40%時，膠粘劑對5052鋁合金和6061鋁合金表現(xiàn)為內(nèi)聚破壞。
5 影響環(huán)氧樹脂對金屬粘接能力的因素分析
測量3種金屬基材的表面能，可知金屬基材表 面能的達因值依次為：冷軋鋼>6061鋁≈5052鋁，表面能越大，環(huán)氧樹脂對基材的浸潤性和粘接性越好。此外，金屬基材的硬度依次為：冷軋鋼>6061鋁>5052鋁 ，硬度越大，測試時基材就越不容易彎曲，膠粘劑的拉剪強度也會越大。
從分子結(jié)構(gòu)層面可以分析不同種類改性環(huán)氧樹脂對力學(xué)性能和粘接影響的差異：PUEP-A是封閉型異氰酸酯增韌劑，受熱分解生成異氰酸酯基團柔性鏈與金屬基材起交聯(lián)作用，而 PUEP-B的聚氨酯基團在分子鏈上，會形成分子互穿網(wǎng)絡(luò)，不生成異氰酸酯基團，增韌能力強而與金屬基材相互作用較弱。對于CTBN改性環(huán)氧樹脂，其固化過程中橡膠相析出形成海-島結(jié)構(gòu)，能吸收部分應(yīng)變能量，并使裂紋的擴展受阻以增韌，同時體系中的酯基和少許游離的羧基能通過弱相互作用力等吸附于金屬表面。就改善粘接能力而言，PUEP-A>PUEP-B>CTBN改性環(huán)氧樹脂，對力學(xué)性能的提升則正相反。
為了進一步探究不同種類改性環(huán)氧樹脂對粘接的具體影響，本研究測量了膠粘劑固化（固化條件為：170 ℃/40 min）后的Tg，通過Tg的變化了解膠 粘劑本體強度的變化：E-44的加入對膠粘劑的Tg影響不大，而PUEP-A、PUEP-B和CTBN的加入使得膠粘劑的Tg先升高后下降。
前人工作表明，粘接是膠粘劑對基材粘接和膠粘劑內(nèi)聚綜合作用的結(jié)果，內(nèi)聚破壞時體現(xiàn)的是膠粘劑的內(nèi)聚強度。E-44或E-51同為雙酚A型環(huán)氧樹脂，加入后對膠粘劑本體強度和粘接強度的影響較小，無法改善粘接，*起到調(diào)節(jié)膠粘劑黏度作用。改性環(huán)氧樹脂的加入既實現(xiàn)了增韌，又提高了對基材粘接能力，但引入過多的柔性鏈段也會降低膠粘劑的內(nèi)聚強度，導(dǎo)致Tg降低。在改性環(huán)氧樹脂含量低時，膠粘劑內(nèi)聚強度>膠粘劑與基材粘接強度，改性環(huán)氧樹脂的加入增強了本體強度和對基材的粘接，破壞形式改善，膠粘劑的力學(xué)性能提高，拉剪強度主要表現(xiàn)為對基材的粘接強度；隨著改性環(huán)氧樹脂含量的提高，粘接強度繼續(xù)提高，而多余的柔性鏈開始降低膠粘劑的內(nèi)聚強度，存在某個含量使得膠粘劑的內(nèi)聚強度與對基材的粘接強度相當(dāng)，此時膠粘劑的粘接性和力學(xué)強度達到平衡，粘接表現(xiàn)比較好；繼續(xù)提高改性環(huán)氧樹脂含量，柔性鏈段的大量加入使得本體強度大幅下降，膠粘劑的內(nèi)聚強度<膠粘劑與基材的粘接強度，力學(xué)強度主要取決于膠粘劑的內(nèi)聚強度，膠粘劑的力學(xué)性能下降。
上述工作證明，存在某個含量使得膠粘劑的內(nèi)聚強度與對基材的粘接強度相當(dāng)，此時膠粘劑的粘接性和力學(xué)強度達到平衡，粘接表現(xiàn)比較好。通過多多組分體系內(nèi)各組分比例的精細調(diào)節(jié)，可制備出粘接性和強度均理想的環(huán)氧膠粘劑。
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