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1. 表面處理與界面優(yōu)化
(1) 基材表面處理
機(jī)械處理:通過噴砂、打磨或化學(xué)蝕刻(如酸/堿處理)增加基材表面粗糙度,提升機(jī)械錨定效應(yīng)。
化學(xué)活化:
硅烷偶聯(lián)劑(如KH-550、KH-560):在金屬或玻璃表面形成化學(xué)鍵橋,增強(qiáng)界面結(jié)合。
等離子體處理:利用氧/氮等離子體活化聚合物表面,引入極性基團(tuán)(-OH、-COOH),改善潤濕性。
去除污染物:使用丙酮、異丙醇或超臨界CO?清洗油脂、氧化物和脫模劑殘留。
(2) 界面增容設(shè)計
添加界面增容劑:引入反應(yīng)性低聚物(如聚氨酯預(yù)聚體、環(huán)氧-硅氧烷共聚物),降低樹脂與基材的界面張力。
梯度界面層:通過多層涂覆或原位生成納米過渡層(如SiO?納米顆粒),緩解應(yīng)力集中。
2. 環(huán)氧樹脂配方優(yōu)化
(1) 樹脂基體改性
增韌劑:添加液體橡膠(CTBN)、核殼粒子(如PMMA/硅膠)或熱塑性塑料(PEI、PES),抑制脆性斷裂。
稀釋劑選擇:使用活性稀釋劑(如AGE、BGE)降低粘度,提升對基材的滲透性。
功能化環(huán)氧樹脂:引入柔性鏈段(如聚醚胺)或剛性結(jié)構(gòu)(如雙酚F環(huán)氧),平衡強(qiáng)度與韌性。
(2) 固化劑與促進(jìn)劑
固化劑匹配:
高反應(yīng)性:脂肪胺(如DETA)適合快速固化,但可能脆性大。
高韌性:酸酐(如MHHPA)或聚酰胺固化劑可提升抗沖擊性。
耐高溫:芳香胺(如DDM)或酚醛樹脂固化劑適用于高溫環(huán)境。
促進(jìn)劑優(yōu)化:添加咪唑類(如2E4MZ)、叔胺或路易斯酸(如BF?絡(luò)合物),調(diào)節(jié)固化速率與交聯(lián)密度。
3) 功能填料增強(qiáng)
納米填料:摻入納米二氧化硅(SiO?)、碳納米管(CNT)或氧化石墨烯(GO),通過物理交聯(lián)和裂紋偏轉(zhuǎn)提升強(qiáng)度。
纖維增強(qiáng):短切玻璃纖維、碳纖維或芳綸纖維定向排布,提供各向異性增強(qiáng)。
微米填料:云母片、滑石粉或硅微粉填充微缺陷,降低收縮應(yīng)力。
3. 固化工藝控制
階梯固化:分階段升溫(如80℃預(yù)固化+150℃后固化),減少內(nèi)部應(yīng)力。
壓力輔助:在固化過程中施加0.1-0.5 MPa壓力,抑制氣泡形成并增強(qiáng)界面接觸。
濕度控制:固化環(huán)境濕度<50%,避免水分子干擾交聯(lián)反應(yīng)。
4. 粘接結(jié)構(gòu)設(shè)計
膠層厚度優(yōu)化:控制膠層在0.1-0.3 mm,過厚易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,過薄導(dǎo)致缺膠。
倒角與坡口設(shè)計:在基材邊緣加工45°倒角或U型坡口,增加有效粘接面積。
混合接頭:結(jié)合機(jī)械緊固(鉚接、螺栓)與膠接,分散應(yīng)力。
5. 環(huán)境適應(yīng)性提升
耐濕熱改性:
疏水填料:添加氟化硅烷改性SiO?或有機(jī)硅樹脂,降低吸水性。
抗水解劑:摻入碳化二亞胺(如Stabaxol?)抑制酯鍵水解。
耐高溫策略:
耐熱固化劑:選用雙氰胺(DICY)或馬來酰亞胺樹脂。
耐熱填料:添加硼酸鋁晶須或氮化硼(BN)。