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发布时间:2018-12-27 人气:49
一、性能介绍
环氧树脂是农机修理中常用的粘结剂。在应用时根据需要可加入相应比例的硬化剂、填充剂、增塑剂和稀释剂。目前常用环氧树脂的主要技术指标如表7所示。常用硬化剂的种类及使用方法见表8。在应用中可按表9选择填充剂。为了减小环氧树脂粘结剂硬化后的脆性,提高其抗弯曲、抗冲击的能力,需加入增塑剂。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯(无色无毒油状液体,20℃时比重为1.84)、邻苯二甲酸二辛酯及磷酸三苯脂(白色针状结晶,可溶于丙酮、醚及苯中,熔点为49~50℃)。增塑剂的用量常为环氧树脂重量的10~20%。值得注意的是加入增塑剂的环氧树脂粘结剂,硬化后的耐热性降低,电绝缘性也变差,如果加入过量,硬化速度减慢,粘结强度也会降低。
为了降低粘结剂的粘稠度,增加其流动性和渗透性,便于粘结、灌注和喷涂,可加入稀释剂。加入稀释剂后,还可延长粘结剂的使用时间。常用稀释剂有丙酮、无水乙醇、甲苯、二甲苯、信那水等。稀释剂加入过多,会使粘结剂固化速度减慢,收缩率大,且易产生气泡。除喷涂外,一般用量为环氧树脂重量的5~10%,夏天不加或少加,冬天稍多加些。修理中,只有在采用冷硬化剂(如乙二胺)硬化的粘结剂中,才加入少量的稀释剂,以利灌注。当采用酸酐类硬化剂时,除喷涂外,一般可不必加入稀释剂。
表7 常用环氧树脂主要技术指标
牌号 | 软化点(℃) | 环氧值(当量/100克) | 一般性能及用途 | 新牌号 |
618 | 常温下为液体 | 0.48以上 | 粘合力强,粘度低,便于操作,适于粘合,浇铸 | E-51 |
6101 | 14~22 | 0.40~0.47 | 分子量低,适于粘合、浇铸 | E-44 |
634 | 20~28 | 0.38~0.45 | 分子量低,适于粘合、浇铸 | E-42 |
637 | 30~38 | 0.30~0.40 | 软化点较高,适于粘合、浇铸、密封 | E-35 |
601 | 64~67(固体) | 0.18~0.22 | 附着力好,柔韧性好的涂料原料 | E-20 |
603 | 78~85(固体) | 0.10~0.18 | 附着力好,柔韧性好的涂料原料 | - |
604 | 80~95(固体) | 0.09~0.15 | 附着力好,柔韧性好的涂料原料 | E-12 |
607 | 110~135(固体) | 0.04~0.07 | 具有良好的抗化学药品及绝缘性能 | - |
表8 常用硬化剂的用量及硬化条件
硬化剂 | 用量(重量比*) | 调制温度℃ | 允许操作时间 | 硬化条件 | 粘结剂性能(参考) | 备 注 | |
类别 | 名称 | ||||||
胺类硬化剂 | 乙二胺 | 6~8 | 20~40 | 0.5小时左右 | 20~25℃24小时或120℃1小时 | 普通非结构粘结剂 | 乙二胺有毒。调制时控制温度不超过40℃ |
二乙烯三胺 | 8~10 | - | 短 | 20~25℃1~2天或115℃05小时 | 加热硬化耐高温 | 有轻毒 | |
多乙烯多胺 | 10~15 | - | 长 | 20~25℃1~2天或80℃3小时 | - | 有轻毒 | |
间苯二胺 | 14~16 | 65 | 5小时 | 120~150℃3~6小时 | 耐高温高强度 | 有毒 | |
酸酐类硬化集剂 | 邻苯二甲酸酐 | 35~50 | 120~140 | 长期 | 150~180℃4~6小时压力05~3公斤/厘米2 | 耐高温高强度 | 有刺激作用 |
顺丁烯二酸酐 | 30~40 | 60 | 长期 | 150~180℃4~6小时压力0.5~3公斤/厘米2 | 耐高温高强度 | - | |
树脂类硬化剂 | 聚酰胺树脂(低分子量) | 40~100 | 20~25 | 长期 | 20~25℃2~3天或150℃2小时 | 高韧性、耐磨性、高强度 | 无毒 |
酚醛树脂 | 30~40 | 20~25 | 长期 | 150~180℃2~4小时 | 耐高温高强度 | 调制时如加入适量的乙二胺可提高硬化速度 | |
咪唑类硬化剂 | 咪唑 | 2~5 | 45℃溶于乙二醇 | 长期 | 150℃4小时 | 耐高温、耐腐蚀、高温度 | - |
2—甲基咪唑 | 2~5 | 同上 | 同上 | 同上 | 耐热耐腐蚀 | - | |
2—乙基—4—甲基咪唑 | 2~5 | 同上 | 同上 | 同上 | 耐热、耐腐蚀、高强度 | - |
*指每100个重要单位(克)的环氧树脂中,应加入的硬化剂的重量单位数(克)。
表9 填充剂的应用
加入填充剂的目的 | 所用填充剂 |
提高冲击韧性 | 石棉纤维、玻璃纤维 |
提高耐热性 | 石棉粉(120目以上)、硅胶粉、酚醛树脂、云母粉 |
增加粘结力,提高机械强度 | 铝粉(200目以上)、瓷粉(300目以上)、氧化铝粉(200目以上)、无碱玻璃布 |
提高硬度 | 石英粉(300目以上)、瓷粉、铁粉、水泥、金刚砂(300目以上) |
增加导热导电性 | 铝粉、铜粉 |
增加粘稠度,防止在垂直面上流胶 | 滑石粉、白垩粉 |
增加润滑性 | 石墨粉、滑石粉、二流化钼粉 |
增加绝缘性 | 云母粉、瓷粉、石英粉 |
降低收缩率 | 石英粉、石棉粉、滑石粉 |
具有色彩 | 各种颜料 |
二、应用范围
可粘结各种类型的材料,对金属与金属,金属与非金属,非金属与非金属均有较强的粘结力。如金属中的硬质合金,有色金属、合金钢、不锈钢、碳钢、铸铁等,非金属如玻璃、陶瓷。塑料(聚乙烯和聚氯乙烯塑料除外)、橡胶、木材等;均可粘结。在农机修理中,环氧树脂粘结剂主要用于下列几方面:
①修复铸铁零件,如气缸体、气缸盖(目前还不能修复燃烧室等高温部位)、各种铸铁壳体或箱体等的裂缝、气孔和砂眼,并可对大块破碎处进行修补。
②修复有色金属零件,如铝制气缸体、气缸盖及汽化器壳、汽油泵壳、分配式油泵壳等的断裂、裂缝、气孔和砂眼等。
③修复非金属零件,如分电盘盖、分火头及点火线圈胶木盖的断裂与漏电,方向盘、电瓶亮与盖、马达胶木盖的断裂,刹车片与离合器片的粘结等。
④修复磨损的轴类零件,如用卷粘法修复磨损的轴颈,用粘接修复轴与滚动轴承的配合或滚动轴承与座孔的配合等。
⑤密封,如用来解决水箱漏水,油箱漏油,各处堵塞,盖及接头的漏油、漏水、漏气等。
⑥防腐蚀,如水泵叶轮、水道边盖及分水管涂胶后,可以防腐蚀,延长使用寿命。
三、粘结工艺
环氧树脂粘结剂粘结的工艺过程一般是:粘结件及辅助加强件的准备-配料-涂胶-硬化-修整。
①粘结件及辅助加强件的准备
粘结件表面清洗(包括涂胶前的清洗)钢铁零件,一般可用烧碱水煮洗去油;铝制零件,可用碳酸钠25:肥皂10:水100的混合溶液,加温至90℃处理30分钟,或用汽油、酒精清洗,有条件的再用丙酮、三氯乙烯等有机溶剂擦洗,去油污效果更好,随后,再用砂布或手砂轮除去锈层。
破损部位的处理在破损处要进行钳工加工,可在裂纹两端钻直径为3~4毫米的止裂孔,并在裂纹处开出深为零件厚度2/3左右的“V”形槽,槽两侧应加工到见金属光泽,对其它破洞、折断等损坏,也应根据情况进行适当的钳工处理,目的是增加粘结表面,消除应力集中部位和便于施工;还应对表面进行粗糙处理,常用钢丝刷、锉刀、砂布、砂轮、喷砂等将粘结表面搞毛糙,增加粘合面,提高机械粘附力,从而提高粘结强度。除此外,还需进行粘接表面的化学处理,即通过化学药品的作用,使粘结表面产生一层微观多孔性的化学薄膜,它具有很大的吸附力。如有条件进行这种处理,则处理后可明显地提高粘件的粘结强度。
辅助加强设备的准备农机壳体类零件,常因受力过大而出现裂、爆、崩缺等现象。在粘补这一类零件对,因粘结剂不能达到一般铸铁的抗拉强度(15~20公斤/毫米2),所以不能恢复受力位置的承载能力,必须配用辅助加强件。辅助加强的方法应根据粘结形状、大小和受力情况等决定,采用玻璃布、绸布、点焊、金属码、键、钉、燕尾块、铁板等方法。最常用的方法为补板法和粘玻璃布法。前者适用于长的裂纹或破洞,常按裂纹范围和破洞大小,用1.5~2毫米厚的钢板或铜板配制一块补板,作为加强元件。补板应比裂纹长40毫米左右、宽50毫米左右,补板表面形状应与零件表面形状密切吻合。然后将补板与零件一齐钻孔,在零件上攻丝,在补板上扩孔。采用粘玻璃布法加强时,粘补用的玻璃布宜采用无碱玻璃布,玻璃布表面多带有一层浆料或油脂,它对粘结强度有很大的影响,使用前应将玻璃布放在300℃左右的温度下,保温10分钟,脱去浆料与油脂,最后按粘补需要的大小与层数裁剪。
②粘结剂的配制。由于硬化剂的种类不同,粘接胶的配制方法略有差异。用胺类作硬化剂时,配制工艺(即冷硬化粘结剂的调制工序)如下:
调制热硬化粘结剂时,环氧树脂应放火烧杯中加热至全部熔化,并在此温度下保温2~3分钟。其加热方法,可以用红外线灯照射,也可在火炉或电炉上隔水加热。加入硬化剂后,在室温下一般使用期为18~24小时。
调制冷硬化粘结剂时,环氧树脂一般可不必加热,但冬季低温或其分子量较高不便调制时,可适当加热至熔化。一般调胶温度不宜超过40~45℃,加入胺类硬化剂时,应边加入边搅拌,以免局部积热。一般每次配制量在100~150克左右,配量过多,使温度迅速上升,结块不能使用。调胶后,一般有效使用时间为半小时左右,如搅匀后立即倒在干净白纸上散热,可延长有效使用时间至一个半小时左右。
硬化剂用量要准确,特别是使用乙二胺作硬化剂时,一般是以所有环氧树脂能完全进行化合为准。如加入量过少,则环氧树脂不能完全硬化,产生假硬化甚至不硬化;加入量过多,则硬化后的环氧树脂胶性质脆,硬化速度快。
下面以修理中应用广泛的农机粘补胶Ⅰ号和Ⅱ号为例介绍粘接胶的配制方法。
农机粘补胶Ⅰ号配方:
甲组分:重量份数
环氧树脂 6101# 100
聚硫橡胶(分子量1000) 30
生石灰(160目以上,600℃30活化4小时)
(根据各地原料来源和施工环境条件可选用各种牌号的通用(标准)环氧树脂)。
乙组分:
三乙烯四胺10.84
DMP-302.96(即2、4、6-三甲氨基甲基)苯酚)硫 1.4
2-甲基咪唑 1.54
环氧树脂618#3.26
(根据地区与季节温度的不同,环氧树脂量可以调节,主要改变稠度以控制工艺性能)
KH-5503 (不加KH—550亦可,但强度略有下降)
农机粘补胶Ⅱ号配方:
甲组分: 重量份数
环氧树脂6101#100
邻苯二甲酸二丁脂 15
生石灰(160目以上,600℃活化4小时) 30
乙组分:
二乙烯三胺 10
DMP-30 6.28
硫 3.72
除了上述两个配方外,还可根据原料来源、性能需要及不同的工作条件,采用其它配方的粘结剂。这些粘结剂品种繁多,各有所长,应用于各种不同的粘修工艺。一般冷硬化粘结剂,多用于体积较大,不便加热的零件(如气缸体、后桥壳体等),或不能加热的零件(如电瓶壳、胶木等)。对要求耐较高温度或较高粘结强度的零件,则应使用热硬化粘结剂。表10列举了12种配方及其性能,供参考。
表10 粘结剂配方(未注明的单位:克)
编号 | 配方 | 硬化条件 | 性能 |
1 |
环氧树脂100 邻苯二甲酸二丁脂20 乙二胺 8 石灰粉25 石棉粉25 |
常温24小时 |
耐热性较好 一般填补 |
2 |
环氧树脂 100 邻苯二甲酸二丁脂15 乙二胺 8 氧化铝20 丙酮 10~20 |
常温24小时 | 一般灌注粘补 |
3 |
环氧树脂 100 聚酰胺40~100 银粉15 氧化铝15 |
常温24小时或60℃3小时 | 韧性好 |
4 |
环氧树脂 100 邻苯二甲酸二丁脂20 乙二胺 8 石棉粉30 |
常温24小时 | 耐热性较好 |
5 |
环氧树脂 100 邻苯二甲酸二丁脂12 酚醛树脂 100 乙二胺 1.5 氧化铝12 乙醇20 |
125℃2小时 | 高温粘补(耐热性250℃左右) |
6 |
环氧树脂 100 聚酰胺树脂40 二硫化钼粉80 乙醇 150 丙酮 150 |
130℃2小时 |
用作耐磨表面,润滑性较好 喷涂用 |
7 |
环氧树脂100 邻苯二甲酸二丁脂 20 邻苯二甲酸酐 40 二硫化钼粉120 丙酮300 |
170℃ 2.5小时 |
润滑性能较好 喷涂用 |
8 |
环氧树脂100 邻苯二甲酸二丁脂 15 邻苯二甲酸酐 35 石棉粉 20 |
170℃ 2.5小时 |
具有高的耐热性 粘结性好 |
9 |
环氧树脂100 邻苯二甲酸二丁脂 20 乙二胺6 石灰粉 80 水泥(400#) 20 |
常温24小时 | 适应填补量大 |
10 |
环氧树脂100 聚酰胺树脂60~70 (650#、651#、300#均可) DMP—30 1~3或苯酚 3~5 生石灰3 |
常温24小时或100℃2小时 | 产物收缩性小,韧性好,粘结强度好,使用方便 |
11 |
环氧树脂637# 100 邻苯二甲酸酐60 二氧化硅粉10 铝粉50 |
零件加温到196℃后粘结,然后在185℃温度下保温3小时 | 系环氧树脂棒料焊剂,粘结强度高,抗拉强度可达1018公斤/厘米2 |
12 |
环氧树脂634# 100 邻苯二甲酸二丁脂10毫升 乙二胺8~12毫升 胶木粉 30 |
常温下2~3天 | 绝缘性能好,用于粘修电气绝缘零件 |
当配方选定后,照配方顺序称取各种原料的重量,甲组分和乙组分分开配制。如制备农机粘补胶Ⅰ号或Ⅱ号甲组分时,将照配方称取的各种原料倒入容器中,边加热边搅拌(加热约60℃,使胶变稀)至混合均匀,经40目过筛后,灌入铅管中封口备用。制备乙组分时,根据配方顺序称取原料,将原料倒入带有搅拌器的三口烧瓶内,在充分搅拌下逐渐升温至110~120℃,并保持此温度,其颜色由浅黄(精品)或黑褐色(粗品)转变成鲜红或淡黄色,最后成为桔红透明均一溶液。泡沫消失,反应完全(3000毫升料约需3~4小时)。冷却后出料,灌装入小安瓶封口备用。
在使用时取等量的甲、乙组分,在玻璃板上搅拌均匀,即可使用,注意用多少配多少,以免硬化失效。
③粘接涂胶。将配制好的粘结剂涂于准备好的粘结表面上,如两件是直接粘合,则在两件的粘合面上各涂一层胶,胶层厚约0.1毫米。然后,将两件粘合在一起,加以接触压力,挤出多余的胶便可。涂胶过程必须均匀迅速。
如系修复裂缝。可将粘结剂灌注或涂敷在已准备好的“V”形槽内,并稍高于原来表面, 最后再粘贴 l~2层无碱玻璃布。如采用辅助加强板,则加强板、联接螺钉与零件之间均需涂胶。修复管件裂缝或修复磨损轴时,可用涂胶的无碱玻璃布或白纱带等缠绕,玻璃布层贴或缠绕时不得有气孔,以免影响胶结面。降低粘结强度。
④硬化。涂胶粘接(或粘补)后,即可按配方要求条件进行硬化处理。不同的硬化剂,必须采用不同的硬化条件。采用冷硬化剂时,一般在室温下放置1~2天,必要时在阳光下晒4~5小时即可硬化。采用热硬化剂时,一定要在规定的加热温度和时间内进行硬化。加热温度不应一下子过高,升温和降温都应缓慢,否则易发生气泡、碳化等缺陷,影响粘补质量。此外,在加热硬化时,还应注意防止粘结剂的流失。
硬化完全的环氧树脂粘结剂,用丙酮去擦都不会留下手纹痕迹,如有溶解现象,则说明没有完全硬化,不应使用。
⑤表面整修及防护。粘结剂彻底硬化后,根据粘件的形状及尺寸要求进行修整,可以用锉刀修整,也可以车、镗、刨、……。在进行机加工时,吃刀量不要过大,速度不要过高,不要冲击敲打。
修整后,即可涂一层防护漆,涂漆主要是减少粘结剂的自然老化,亦可提高粘接部位忍受环境条件的能力,一般采用黑漆或与粘件同色之油漆。
四、存在的问题及注意事项
①环氧树脂粘结剂性质较脆,耐热性较低(目前较好的允许工作温度约为250~300℃),使用具有一定的局限性。
②配制环氧树脂粘结剂所用的各种化工药品,有的有毒性,有的有腐蚀性,有的易燃。工作中要特别注意安全,做好防毒、防腐蚀、防爆、防火等工作。操作时应背风,戴好口罩和手套。
③胺类硬化剂发热量高,有效使用期短,不宜配制较大数量,用多少配多少,随配随用,一次用完,一般每次不超过150克。冬季配料时,常需将环氧树脂加热,以便与增塑剂等搅拌均匀,待其冷却后再加入乙二胺。否则,在温度过高(35℃以上)时加入乙二胺,会出现未搅拌均匀就硬化的情况。调胶容器应浅平,便于散热,夏季高温时,应将调胶容器置于冷水中散热调胶。容器在涂胶后,要及时清洗。
④为增加粘结强度,粘接件接头设计时应设法增加粘决面积,减少接头所受剥离力。接头最好结构为套接,次之是糟接,平接最差。
⑤粘件表面处理应保证清洁,并使二粘结面配合良好,以获得厚薄均匀的胶层,机械加工的粘结表面,光洁度宜为▽3左右,胶层厚度0.1~0.15毫米为宜,光洁度过高,胶层厚度过大,均会降低粘结强度。
⑥在硬化过程中,不能变动零件粘结面的相互位置,否则对粘结强度影响很大。
⑦环氧树脂粘结剂不耐冲击,所以不能用锤击等方法来检查是否硬化。
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