超声强化氨基化多壁碳纳米管改性环氧黏接接头性能研究

作者：王辉; 邱毅; 陈一哲; 杨柳^*; 曹敏

来源：精密成形工程, 2023, 15(06): 174-182.

DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2023.06.021

• 超声
• 氨基化多壁碳纳米管
• 环氧胶黏剂
• 黏接
• 强化

目的 探究超声处理对氨基化多壁碳纳米管(MWCNTs–NH2)改性环氧黏接接头黏接性能和热稳定性的影响,为强化MWCNTs–NH2改性环氧胶黏剂与铝合金的黏接提供参考。方法 通过机械搅拌与声波破碎的方法将质量分数为0.75%的MWCNTs–NH2添加到环氧胶黏剂基体中,使用MWCNTs–NH2改性环氧胶黏剂制备铝合金黏接接头,基于超声辅助黏接工艺在铝合金黏接过程中进行超声处理。通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分析MWCNTs–NH2改性环氧胶黏剂基体官能团的变化情况。采用单搭接剪切强度试验测定黏接接头的拉伸剪切强度。通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)观察黏接接头拉伸失效断面以及铝合金与胶黏剂间的黏接界面。通过热失重分析仪(TGA)测试并记录胶黏剂试样质量随温度变化的曲线。结果 经超声处理后,MWCNTs–NH2与树脂基体间的化学反应增强。与纯环氧黏接接头相比,超声处理后的MWCNTs–NH2改性环氧黏接接头拉伸剪切强度提高了49.2%,黏接接头断面上的内聚失效部分显著增加。微观上,超声处理后的MWCNTs–NH2改性环氧黏接接头断面显示出更加复杂的塑性变形,胶黏剂与铝合金表面结合得更加紧密,MWCNTs–NH2随环氧胶黏剂流入铝合金表面凹槽内。经超声处理后,胶黏剂在失重率为5%、10%、50%以及热失重速率最大时的特征温度上升。结论 超声处理改善了MWCNTs–NH2与树脂基体的界面结合性能,促进了MWCNTs–NH2改性环氧胶黏剂在铝合金表面的渗透和填充情况,形成了MWCNTs–NH2对铝合金和胶黏剂的桥接。超声处理提高了改性环氧胶黏剂的交联密度,改善了胶黏剂的热稳定性。

• 单位
  现代汽车零部件技术湖北省重点实验室; 武汉理工大学