多款胶黏剂对碳纤维复合材料单搭接胶接性能研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20221128.005

复合材料科学与工程 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (11): 35-42.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20221128.005

多款胶黏剂对碳纤维复合材料单搭接胶接性能研究

娄淑梅¹, 任国栋², 杨振三³, 李玉同³, 张慧²

1.山东科技大学智能装备学院,泰安271019;
2.山东科技大学机械电子工程学院,青岛266590;
3.山东省复材成型技术与装备研究院,济宁272000

收稿日期:2021-10-20 出版日期:2022-11-28 发布日期:2022-12-30
作者简介:娄淑梅(1979-),女,博士,教授,主要研究材料加工工艺、塑性成型过程仿真模拟,msl7119@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金(51705295);国家自然科学基金(51778351);山东省自然科学基金重点项目(ZR2020KE013);山东科技大学科研基金项目(2018TDJH101);山东省高校青创科技计划项目(2019KJB015)

Study on the performance of multiple adhesives for single lap bonding of carbon fiber composites

LOU Shu-mei¹, REN Guo-dong², YANG Zhen-san³, LI Yu-tong³, ZHAGN Hui²

1. School of Intelligent Equipment, Shandong University of Science and Technology, Tai'an 271019, China;
2. Department of Mechanical and Electrical Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China;
3. Shandong Composite Material Technology and Equipment Research Institute, Jining 272000, China

Received:2021-10-20 Online:2022-11-28 Published:2022-12-30

摘要/Abstract

摘要： 为了研究不同体系胶黏剂对碳纤维复合材料基材的粘接性能,采用环氧树脂、丙烯酸酯、聚氨酯三种体系构成的7款不同的胶黏剂对碳纤维复合材料-碳纤维复合材料(CF-CF)进行胶接,并分别将其放置于室温和极限温度(80 ℃、-65 ℃)下进行拉伸剪切强度测试,以探究每种胶黏剂的力学性能和破坏模式,并将环氧胶黏剂在室温下对不同纤维类型的复合材料(T700-12K碳纤维复合材料、T300-3K碳纤维复合材料和玻纤复合材料)进行胶接性能测试,探讨碳纤维和玻璃纤维复合材料的粘接机理,进而选出性能最优的胶黏剂,为航空航天与汽车等领域中碳纤维基材之间胶黏剂的选择提供借鉴。

关键词: 碳纤维复合材料, 胶黏剂, 单搭胶接, 拉伸剪切强度

Abstract: In order to study the bonding properties of different structural adhesives on carbon fiber composite substrates, seven different structural adhesives composed of epoxy resin, acrylate and polyurethane were used to bond carbon fiber composite-carbon fiber composite (CF-CF), and the tensile and shear strength were tested at room temperature and ultimate temperatures (80 ℃, -65 ℃). In order to explore the mechanical properties and failure modes of each adhesive, and test the bonding properties of epoxy structural adhesive to different fiber types of composites (T700-12K carbon fiber composite, T300-3K carbon fiber composite and glass fiber composite) at room temperature. The bonding mechanisms of carbon fiber and glass fiber composite are explored and then the adhesive with the best performance is obtained. It provides a reference for the selection of bonding agent between carbon fiber substrates in the fields of aerospace and automobile.

Key words: carbon fiber reinforced composites, structural adhesive, single lap bonding, tensile shear strength

中图分类号:

TB332

娄淑梅, 任国栋, 杨振三, 李玉同, 张慧. 多款胶黏剂对碳纤维复合材料单搭接胶接性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(11): 35-42.

LOU Shu-mei, REN Guo-dong, YANG Zhen-san, LI Yu-tong, ZHAGN Hui. Study on the performance of multiple adhesives for single lap bonding of carbon fiber composites[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2022, 0(11): 35-42.

参考文献

[1] 叶斐. 碳纤维层合板胶接性能研究[D]. 太原: 中北大学, 2015.
[2] 杨国腾. 如何正确选用胶粘剂[J]. 化学与粘合, 2020, 42(4): 308-311.
[3] NA J X, MU W L, QIN G F, et al. Effect of temperature on the mechanical properties of adhesively bonded basalt FRP-aluminum alloy joints in the automotive industry[J]. International Journal of Adhesion and Adhesives, 2018, 85: 138-148.
[4] AGARWAL A, FOSTER S J, HAMED E, et al. Influence of freeze-thaw cycling on the bond strength of steel-FRP lap joints[J]. Composites PART B-Engineering, 2014, 60: 178-185.
[5] 郭少林, 丁元章, 史践, 等. 新能源乘用车轻量化材料的结构胶粘接性能研究[J]. 中国胶粘剂, 2021, 30(2): 44-49.
[6] 武庆林, 段要全, 张涛. 胶层厚度对环氧胶粘剂使用环境下力学性能影响的试验研究[J]. 中国胶粘剂, 2021, 30(9): 46-50.
[7] 杨康, 吴振, 高双胜, 等. 复合材料层合板单搭胶接力学性能检测技术与分析[J]. 实验力学, 2016, 31(5): 664-672.
[8] 熊东箭. 玻纤增强复合材料单搭接胶接接头强度研究[D]. 长沙: 湖南大学, 2018.
[9] 黄刘刚. 内聚力模型的分析及有限元子程序开发[D]. 郑州: 郑州大学, 2010.
[10] 梁祖典, 燕瑛, 张涛涛, 等. 复合材料单搭接胶接接头试验研究与数值模拟[J]. 北京航空航天大学学报, 2014, 40(12): 1786-1792.
[11] 胶粘剂单搭接拉伸剪切强度试验方法(复合材料对复合材料): GB/T 33334—2016[S]. 北京: 中国标准出版社.
[12] 胶粘剂主要破坏类型的表示法: GB/T 16997—1997[S].
[13] 陈孟齐. 碳纤维专用环氧结构胶的制备研究[D]. 烟台: 鲁东大学, 2019.
[14] 夏浩. 双组份丙烯酸酯结构胶及双组份聚氨酯胶粘剂制备与应用[D]. 南京: 南京林业大学, 2014.
[15] 熊东箭. 玻纤增强复合材料单搭接胶接接头强度研究[D]. 长沙: 湖南大学, 2018.
[16] 邵宇吉. 车用结构胶粘接接头强度研究[D]. 长沙: 湖南大学, 2019.

多款胶黏剂对碳纤维复合材料单搭接胶接性能研究

Study on the performance of multiple adhesives for single lap bonding of carbon fiber composites

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	苏桐, 胡果馨, 刘振. 全碳纤维复合材料太阳能无人机机翼结构优化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 79-83.
[2]	伍强, 赵凯, 刘鹏飞, 张涛涛, 朱德勇. Z形纤维增强复合材料层压板固化变形分析[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 84-90.
[3]	韩善灵, 王涛, 光新杰, 李志勇, 李勇. CFRP在汽车轻量化与安全中的应用进展[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(2): 119-128.
[4]	杨威亚, 高东晨, 铁瑛, 张臻臻, 葛超坤. 基于多尺度分析的EMAA自修复缝线复合材料层间增韧作用研究[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(9): 29-35.
[5]	张克群, 孙会来, 李航, 邢文涛, 赵方方. CFRP套料钻制孔工艺及轴向力预测研究[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(9): 85-91.
[6]	曹雨函, 郭姝含, 欧阳俊杰, 孔繁淇, 王付胜. 高温预损伤对碳纤维复合材料冲击后压缩剩余强度影响规律研究[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(6): 30-36.
[7]	毕一凡, 程宝发, 朱祥东. 聚酰胺6/氧化石墨烯改性碳纤维复合材料机械性能与导热性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(3): 34-38.
[8]	胡业发, 孟由, 张锦光, 邓伟, 徐胜风. 含夹杂缺陷碳纤维复合材料层压板的无损检测与评估研究[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(2): 94-100.
[9]	徐胜风, 胡业发, 张锦光, 杨继, 袁春辉, 孟由. 起重机伸缩臂架CFRP轻量化材料的摩擦磨损试验研究[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(2): 101-106.
[10]	李磊, 曹东风, 冀运东, 刘鹏飞, 谭永青, 陈剑平. 三维自动光学检测设备CFRP光学系统挂架的制备及固有频率分析[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(1): 70-76.
[11]	史启通, 李冰, 冯聪, 明平文, 张存满. 基于显微CT技术的碳纸微观结构特征分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 65-69.
[12]	康元春, 刘俊峰, 孟紫薇. 碳纤维复合材料电池箱轻量化研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(5): 66-70.
[13]	蒋朕琦, 黄文健, 曹诗宇, 吴超群. 不同刀具对超声辅助钻削CFRP分层损伤的影响研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(2): 56-61.
[14]	冯旭, 刘玲. 氨基化碳管薄膜对碳纤维复合材料层间性能的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(2): 82-88.
[15]	匡成钊, 朱慧鑫, 付昆昆. 雷电流参数对碳纤维复合材料雷击损伤影响研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(12): 101-107.