填料与固化工艺对环氧胶粘涂层硬度的影响

随着表面工程技术应用范围的扩大，环氧胶粘涂层的应用趋于普遍，从一般材料、零件的修复到应用于耐磨、耐蚀、耐热、导电等特殊场合。一般说来，在胶粘剂中除含有粘料、固化剂、增韧剂和偶联剂以外，还需加入适量的填料、溶剂等。填料又称填充剂，是为改善胶粘剂的工艺性、耐久性、强度及其他性能或降低成本而加入的非粘性固体物质。中虽然研究了7种填料对环氧胶粘涂层耐蚀及耐磨性的影响，但每一种材料仅有固定的加入量，未能研究某种填料的添加量变化时胶层性能的变化规律。一般推荐采用拉伸剪切强度评定胶粘涂层与基体间的结合强度，但却难以用它来评定胶粘涂层的耐磨性。同时，表面处理等因素都会影响接头的剪切强度。在常温固化条件下，加入锌等金属粉末后可能引起环氧胶粘涂层强度下降，原因可能是Zn粉等本身的吸湿性较强。从所得试验结果可以初步确定钛粉的添加量为5.7%，**的添加量为35.7%（均为占胶重质量分数）。在相对固定填料配方的情况下，研究了固化工艺参数对环氧胶粘涂层硬度的影响。给出了加热前的晾置时间为20min时，固化时间分别为1hi和2hi时不同的固化温度时胶粘涂层的硬度测试值，而温度为23*C时所表征的是常温下固化48h的对照组试样所测得的涂层硬度。由图可知，当固化时间为1h，固化温度由60*C提高到80*C时，胶粘涂层的硬度稍有提高，原因在于高分子材料固化中的所谓/时温等效“原理，在固化温度提高时，胶粘涂层的固化程度高，硬度应显著提高，但拉伸内应力的存在又导致硬度下降m，故硬度的上升并不明显；当固化时间延长至2h时，温度提高反而导致硬度下降，原因可能在于内应力的分布，较高的温度下长时间固化，胶粘涂层的固化收缩变形趋势大，而不锈钢基体约束其收缩，增大了拉伸应力，可能引起涂层硬度测试值的降低。相对固定固化时间为2h，考察晾置时间（加热固化前胶层暴露于空气中的时间）和固化温度的影响，结果如所示。可知对于固化温度为60*C的情形，晾置时间的变化几乎不影响胶粘涂层的硬度测试值，说明在固化时间较长及固化温度相对较低的情况下，固化程度对硬度的影响较大一些。而当固化温度为80*C时，晾置时间对胶粘涂层的硬度测试值有显著的影响。在所采取的实验条件下，晾置80min得到了峰值，原因可能在于胶粘涂层内部的残余应力的影响作用：低分子产物所形成的气泡充分逸失、固化收缩部分完成之后「'胶粘涂层的进一步固化所引起的残余拉应力下降；当晾置时间达到2h时，胶粘涂层的初步固化完成，在80*C下加热固化时，不锈钢与涂层之间的热膨胀系数的差异引起的内应力显得较为突出。固化完成后的（23*C左右室温下固化48h）2实验结果与分析冷却过程中，线膨胀系数较大的胶粘涂层的收缩受到金属基体的刚性制约，残余拉应力较大，反而导致胶粘涂层硬度测试值的下降。固化温度对硬度的影响晾置时间对硬度的影响（晾置时间20min）（固化时间2h）3结论在所采取的实验条件下，在AI-5耐磨胶中加入填料Ti粉5.7%、Zn粉46.2%左右（占胶重质量分数）时，所得到的胶粘涂层有较高的硬度。固化工艺参数（固化温度、时间、晾置时间）对环氧胶粘涂层的硬度有显著的影响。当固化时间较长，固化温度较低时，晾置时间对硬度测试值的影响不大；当固化温度较高时，晾置时间有显著的影响。由试验结果的分析可知，固化工艺参数对胶粘涂层硬度的影响是通过涂层中的残余应力来实现的。当固化温度较高而保温时间较长时，涂层中的拉伸残余应力增大，反而导致胶粘涂层的硬度测试值降低。