复合材料学报

作者：李游, 李传习, 郑辉, 张海萍, 刘方成,

关键词：固化剂, 环氧树脂胶黏剂, CFRP-钢搭接接头, 高温, 黏结-滑移本构, 抗剪承载力,

针对单一固化剂难以兼顾耐热性和韧性的不足，研究了耐热性能较好的缩胺105和韧性较好的聚醚胺D230两种固化剂混掺对纳米SiO₂环氧胶黏剂玻璃转变温度及高温下基本力学性能的影响。按一定固化条件制作了30个胶黏剂拉伸试件、21个碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)板-钢板双搭接试件，进行了高温及常温下的准静态拉伸试验、拉伸剪切试验，测试了相应胶黏剂的动态热机械性能，并与常用商品胶的耐热性能与力学性能进行比较，得到以下结论：随混掺固化剂中聚醚胺D230比重的增加，胶黏剂高温下的拉伸强度及弹性模量逐渐降低，断裂伸长率及应变能先增加后减小，缩胺105与聚醚胺D230两种固化剂混掺的推荐比例为1∶2。随固化温度的升高，具有固化剂混掺较佳比例的胶黏剂的玻璃转变温度有所提升，综合技术与经济因素，推荐(较佳)固化条件为90℃、2 h。推荐比例与推荐固化条件的纳米SiO₂环氧胶黏剂在环境温度20~70℃之间的拉伸强度及韧性均大大优于常用商品胶黏剂。基于推荐比例与推荐固化工艺的纳米SiO₂胶黏剂粘结的CFRP板-钢板搭接接头，在70℃服役温度下的荷载-位移曲线存在屈服段，承载能力(较采用单一缩胺105和单一聚醚胺D230固化剂的搭接试件分别提升了104.03%、64.43%)和延性(为采用单一缩胺105固化剂的搭接试件的2.5倍以上)均大幅提升。高温和常温下的黏结-滑移本构均为三线性四边形。胶黏剂在满足耐热性的同时，需尽可能提升其韧性，才能有效提升CFRP-钢搭接界面的力学性能。相比于常用商品胶黏剂，研制的推荐胶黏剂粘结的CFRP板-钢板搭接接头具有优越得多的承载能力和界面断裂能。

来源：2021年第12期

《复合材料学报》期刊编辑部

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