三峡大学
硕士学位论文
环氧胶粘涂层内应力研究
姓名：曹平
申请学位级别：硕士
专业：机械制造及其自动化指导教师：游敏
20050401
内 容 摘 要
本文首先阐述了胶粘涂层内应力研究的目的和意义，介绍了目前研究进展；论述了胶粘涂层内应力的起因、测试方法及涂层内应力的调控方法。对聚合物线膨胀系数与弹性模量的测试方法，颗粒增强复合材料线膨胀系数与弹性模量的理论预测模型进行了简单叙述。
首次利用预埋应变片电测法测定了加SiO2填料后对胶层的线膨胀系数的影响，分析了SiO2添加量对环氧
结构胶XH-11线膨胀系数的影响。随着SiO2添加量的增加，胶层线膨胀系数减小；SiO2填料与环氧结构胶XH-11重量比高于0.45时能显著降低胶层的线膨胀系数。用硅烷偶联剂处理SiO2对胶粘剂线膨胀系数影响不大。
拉伸应力-应变法可用于测复合材料弹性模量与泊松比，加入SiO2填料增加环氧胶粘剂弹性模量，降低泊松比。
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对板上胶层温度上升时的热应力分布进行了有限元分析，分析结果与实验结果吻合。涂层在界面处压应力最大；随着距界面距离的增加，应力变小；涂层表面横向应力为较小的拉应力。涂层边缘存在应力集中现象，纵向应力集中程度比横向大，纵、横向应变相互制约。通过实验，分析了用预埋应变片法研究SiO2填料对胶层固化内应力影响的不适用性。用双金属基体胶层法测出了胶层固化内应力，当SiO2填料与胶粘剂重量比为0.15-0.45时，能有效降低涂层固化内应力；过量加入SiO2填料反而增大涂层固化内应力。
研究了SiO2对XH-11结构胶剪切和拉伸强度的影响。无论SiO2是否经过硅烷偶联剂处理，适当的添加量都能提高胶粘剂的强度。SiO2不经偶联剂处理时，填料与胶粘剂重量比为0.25时，剪切强度最大；比值为0.15时，拉伸强度最大。偶联剂处理后，比值为0.03时，剪切强度最大；比值为0.015时，拉伸强度最大。 关键词：胶粘涂层 二氧化硅填料 内应力
教育初心Abstract
In the first part of the disrtation, the object and prent rearch situation of the study on adhesive coats’ curing stress have been critically introduced. And the origination, measuring and curbing methods of curing stress in adhesive coats are discusd. In addition, there is a simple description about the testing ways on Young’s modulus and linear expansion ratio of the polymer, as well as the theoretical calculating model of them about particle strengthening composites.
The linear expansion ratio is studied through embedded strain gauges for the first time. With the quantity of SiO2 addition increasing, the linear expansion falls. When the weight rate of them surpasd 0.45, the linear expansion ratio reduced sharply and that silane treated SiO2 particle has nearly no affect on it.
The Young’s modulus and Poisson’s ratio can be measured in means of the tensile stress-strain way. With the SiO2 addition increasin g，the former increas and the latter decreas.
花斑鱼There is an analysis about the thermal stress distribution in an adhesive coat bad on a steel ba by FEM when the temperature increas. And the result is in concordance with the experiment. The smaller is the distance to interface, the bigger is the thermal stress. The phenomenon of stress conc
entration can be found in all the edges of the coat and it is much clearer in the lengthwi direction than in the crosswi. The method of measuring curing inner stress with embedded strain gauges is proved to be unsuitable to study the affect of SiO2 addition on adhesive curing stress. Coat curing stress is measured in a new way with double ba coat. It indicates that the curing stress can be effectively curbed when the weight rate of SiO2 and adhesive is between 0.15 and 0.45. In addition, the bigger rate can make the curing stress incread.
诧异什么意思The affect of SiO2 addition on shear strength and tensile strength has been studied. Whether the SiO2 is treated or untreated by silane, proper SiO2 addition can increa both shear strength and tensile strength. To the untreated SiO2, the weight rate 0.25 of particle and adhesive is optimal for shear strength and the rate 0.15 is best for tensile strength. To the treated SiO2, the rate 0.03 is best for shear strength and the rate 0.015 is optimal for tensile strength.
Key Words: adhesive coats silica filler inner-stress
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1 环氧胶粘涂层内应力的研究进展
1.1 引言
粘涂作为胶接技术的发展，与其他涂层技术（电镀、热喷涂等）相比，粘涂工艺简便，不需专门设备，只需将配好的胶涂敷于清理好的基体表面固化后修整(或加工)即可。而且作为一种表面修复和保护技术，一般室温操作，不会使零件产生热影响区和变形，可根据需要使基体表面获得耐磨、防腐、绝缘、导电等性能。胶粘涂层技术是涂层技术中发展得较为迅速的一种实用方法，主要赋予基体材料以特殊功能（特别是腐蚀防护功能和耐磨、绝热性能）或实施结构修复[1-4]。其应用于工程实践仅有几十年的历史[5]（美国贝尔佐纳分子公司(Belzona Molecular Inc.) 1952年在英国建立，产品首先应用于化工设备腐蚀后的修复），但随着材料科学的进步，特别是高分子工业的飞速发展，各种高性能的胶粘剂层出不穷。以性能优良的高分子聚合物作为基体，各种有机、无机粒子为填料，出现了大量不
同功能与品种的胶粘涂层。如：温控涂层(温控、隔热、红外辐射涂层等)、耐热涂层(抗高温氧化、抗腐蚀、热处理保护涂层、防火涂层等)、摩擦涂层(包括减磨、耐磨、润滑涂层)、电性能涂层(导电、绝缘涂层、静电屏蔽涂层等)、特种性能涂层(电磁波吸收、防原子辐射涂层、隔音涂层等)及工艺性能涂层等。伴随科技与涂层制备技术不断发展，涂层种类不断增多，涂层性能越来越好，用途日益广泛。在军事、航空航天、建筑装饰、化学工业、医学、材料科学等领域得到了广泛应用[6-11]。
残余应力是物体回到初始状态之后（例如温差消失、外加载荷去除等）仍存在与物体内部的应力。由于粘涂材料与基体材料性能的差异（弹性模量、线性膨胀系数、柏松比等）和涂层在固化过程中的体积收缩，涂层在固化过程中必然形成残余应力[12]。使得涂层在无外载的情况下，就已经存在相当可观的内应力。在使用过程中由于环境温度的变化会引起涂层内应力的变化，当温度变化达到一定数值时，温度变化引起的热应力高于涂层屈服强度后，涂层内会因应力释放产生塑性形变而产生永久残余应力[13]。涂层中气泡的混入，也会在环境温度升高时因为气体的膨胀压力造成造成涂层塑性变形的产生，使涂层在降温后存在残余拉伸应力[14]。这些残余应力的存在，都可能会导致涂层中缺陷或裂纹的扩展[15]，使涂层与基体的结合强度下降，导致涂层的脱落、开裂等。残余应力也使涂层与基体界面容易受氧、水等环境因素的侵袭，使涂层容易老化，持久强度、抗渗性能、耐磨性和耐腐蚀性降低，影响其使用寿命。目前工程实践中有许多因为涂层固化体积收缩和残余应力造成的问题急需解决。如大型港机设备的钢结构涂层在经历了若干时间的使用之后，会因涂层中的内应力大于其与结构
钢界面上形成的附着力而造成涂层剥落[16]。医学上用聚丙稀酸树脂作为骨胶进行人造髋关节骨移植时，因为残余应力的存在使人造骨与人体骨架产生
>思可以组什么词
