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在超声波作用下使环氧化合物固化
 

在超声波作用下使环氧化合物固化

对于粘接、密封、涂料和多孔材料的浸渍而言,利用超声波振荡器调节环氧齐聚物的固化过程,具有极大的现实意义。在工作中超声波对环氧齐聚物显示的作用,由于没有研究过程进行的特征,因而不能选择正确的工艺状态。为此,我们提出了超声波加工参数对环氧齐聚物固化速度的影响的研究。

我们研究了以牌号为ЭД-20的环氧齐聚物、多乙烯多胺作固化剂的化合物。按ГОСТ14759-69标准测定它们的破坏强度(БСД)和用丙酮对Д16AT硬铝样品进行脱脂处理。在0.1兆帕压力下,20℃固化处理48小时。利用镍铬热电偶和电位计检测记录温度。利用带有磁振荡变压器的超声波发生器作为超声波源。

利用吸收的超声波能量使化合物加热。在这种情况下,升高温度(Δt)和(БСД)与吸收能量有关,测定振荡幅(A)和过程的持续时间(τ)。当A=0-30微米、τ=0-30秒时,可利用数理统计方法得的经验式来描述这个过程。

Δt=12.0+7.7A+6.2τ+0.9A2+0.42τ2+2.9Aτ;

БСД=77.5-4.5A+3.2τ-15.2A2-16.1τ2-8.5 Aτ.

在A=12-18微米、τ=10-17秒的情况下,加工的粘合物具有最大的强度。在这种情况下,Δt是10±1℃。但是在研究的范围内其它点上要达到这样的温度,会使БСД值降低。这可以解释为在超声波的作用下使强度增加。这可以通过下列试验验证,在超声波的作用下提高温度不是影响粘接强度的主要因素。

将环氧化合物分成三份。第一份(下称OK)经过A=15微米,τ=15秒的加工,在这场合温度升高10℃;第二份(下称HK)用普通的方法加热到同样的温度;第三份(下称KK)是标准样。

OK和HK粘合物样品,在开始的时候具有同样的БСД值。但是HK粘合物样品的БСД值达到一定时趋于平稳,而OK粘合物的强度比其增加15-20%。KK粘合物样品的强度与OK和HK相比增加很慢,并且在该情况下最终值较OK低5-10%。

证明在超声波作用下,可以加速固化过程和得到牢固的粘合。加热法不能保证得到这样高的固化速度和粘合强度。这可以解释为超声波法和加热法,在同样温度下齐聚物的粘度相等,但由于结合的结构不同,而经超声波加工的样品比HK的粘度低1.5-2倍。这样,在HK固化的侵蚀表面观察到个别的球型分子结合,尺寸为20-100微米和无结构区域。超声波作用的OK形成的分子中,分子完全结合,其尺寸为20-30微米。降低OK的粘度,能够很好地铺开基质的表面(OK浸润角比HK的小15-25%)和渗透到它的气孔中及不平整处,提高粘合强度。加速过程固化,显然是由于齐聚物和固化剂能很好混合的结果。

这样一来,超声波对环氧齐聚物在进行固化时能够起到改变其结构的作用。

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