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玻璃钢增强塑料(GRP)粘接方法

玻璃钢

一、玻璃钢的组分及用途
玻璃钢增强塑料(GRP)是为了改善合成树脂的力学性能,在树脂中加入增强材料,即玻璃纤维后的层压塑料材料。玻璃纤维的拉伸强度达20.0MPa,比同样粗细的钢丝还强,由于与压缩强度大、而拉伸强度弱的塑料的结合而制成比铁和铝还强的材料。
    玻璃钢所用的合成树脂主要有:不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等热固性树脂,其中放采用最多的是不饱和聚酯树脂。
    玻璃钢所用的增强材料,除多被采用的玻璃纤维外,还使用棉线、尼龙纤维、石棉纤维、碳素纤维相与金属单质近似的纤维状金属晶须等。将研究利用石墨、石英和碳化钨等。
    增强塑料因为比金属的力学强度还要高,而且有质轻、耐腐蚀性的优点,因而有“玻璃钢”之称,作为各种工业制品或者工业材料需要量很大。在汽车、船舶、建筑及宇宙开发等方面有广泛的用途。
二、玻璃钢的粘接方法
    玻璃钢及其与金属之间的粘接一般是要求具有结构强度的狡粘剂,即它的弹性模星、粘接强度及热膨胀系数应在塑料与金属之间,在很多情况下,这些胶粘例比材料本身的强度要大得多。
    大多数玻璃钢增强塑料具有较好的耐化学溶剂和耐热性能,所以可采用溶剂分散的热固性胶粘剂,如酚醛、环氧、脲醛,缩醛、不饱和聚酯、醇酸及其组成物。常加入异氰酸酯类为改性剂,以改进其对较难粘接表面的粘接性能。
此外为了调节热固性胶粘剂的剪切模量,采用热塑性树脂的添加剂是有效的。目前用于结构胶粘剂中的热塑性树脂系合成橡胶、聚酰胺和各种乙烯类树脂。GRP常用的热固性胶粘剂和一些复合型胶粘剂的特点、用途如表所示。

胶粘剂

优点

缺点

主要用途

聚酯

强度较好,粘度低、固化温度低电性能好

收缩率大,冲击脆性、热强度低

修理,适用与炸药、雷达

环氧

高强度、低收缩、低固化温度,较好的电性能

硬度一般、热强度低、有点毒性

GRP与金属的粘接、飞机雷达结构零件

酚醛

热强度高、没有毒、价格低廉

需溶剂和高温固化,电性能低,可能有腐蚀性

高温,陶瓷与GRP的粘接

橡胶酚醛

中等强度和剥离强度

需要溶剂和高温固化,电性能不好

吸收冲击的零件

环氧酚醛

高的热强度,超低温强度高

较硬、需要加热固化、电性能不好,多孔

需要高温和超低温强度的飞机结构零件

有机硅

特好的热性能、好的耐电弧性能

强度低,需要溶剂

高温,有机硅的粘接件,聚合物胶粘剂

聚酰亚胺

特好的热性,好的电性能

较硬,需要热固化、可能是腐蚀性的,多孔性

高温长时间金属与金属飞机零件

(一)聚酯扳的粘接
一般采用不饱和聚酯系和环氧系胶粘剂。   
聚酯系胶粘剂多用于对小的船体、汽车的车身、家庭用品等的修补。
环氧系胶粘剂多用于聚脂层压板和其它材料的粘接。
聚酯层压板和金属的粘接,除使用环氧树脂外,还采用丁腈-酚醛、环氧-酚醛、尼龙-环氧胶粘剂和聚氨酯系胶粘剂。
(二)环氧树酯层压板的粘接
对于被粘接体要求高的粘接强度和耐热性时,采用室温固化型、高温固化型的环氧树脂系胶粘剂。
用于高温下使用的层压板,采用下述配方,
    环氧树脂100(重量份)
   硅酸铝100
    芳香胺20
    固化条件为8℃/1hr,150℃/2hl
此外,不饱和聚酯、间苯二酚-甲醛树脂、酚醛树脂、呋喃树脂等胶粘剂也能得到良好的效果。而使用聚氨酯、丁腈-酚醛、溶剂型氯丁橡胶等热塑性树脂胶粘剂的钻接强度低些。
(三)三聚氰胺和呋喃树脂层压板的粘接
这些层压板的粘接,多采用环氧树脂、环氧-酚醛胶粘剂。
(四)酚醛树脂层压板的粘接
这种树脂层压板,常用间苯二酚-甲醛树脂、酚醛树脂、环氧树指、环氧-酚醛、酚醛-丁腈等胶粘剂均能得到高的粘接强度。
玻璃钢粘接时的注意事项:必要时要进行表面处理或机械加工,机械加工中为了保证粘接部位的性能和可靠性,防止玻璃纤维的破碎和被粘体的变形,必须细心操作。
①不要把材料切除过多,必须留出加工余量;
②不能造成不规则的表面,以免影响粘接面的紧密结合。
③不要损伤粘接层以下的纤维。
④保持表面洁净,防止污染。
⑤避免重切削和使用钝刃具,应采用金刚石和钨碳化物类的工具。

 


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