提高一体化成型工艺中硫化橡胶与复合材料粘接性能的表面处理方法技术

本发明专利技术公开了一种提高一体化成型工艺中硫化橡胶与复合材料粘接性能的表面处理方法，涉及硫化橡胶表面处理方法，解决一体化成型工艺中橡胶材料与复合材料粘接界面性能差的问题。所述方法为：(1)清洗硫化橡胶表面；(2)对硫化橡胶进行机械打磨处理；(3)将打磨后的硫化橡胶置于丙酮溶剂中进行溶胀处理；(4)在涂覆环氧树脂胶之前，将由丙酮稀释后的环氧树脂溶液涂覆在基硫化橡胶粘接界面。本发明专利技术简单方便，使环氧树脂胶粘剂在粗糙橡胶表面具有良好的浸润性，同时增大有效接触表面积，可以显著提升橡胶与复合材料胶接界面性能。提升橡胶与复合材料胶接界面性能。提升橡胶与复合材料胶接界面性能。

【技术实现步骤摘要】
提高一体化成型工艺中硫化橡胶与复合材料粘接性能的表面处理方法


[0001]本专利技术属于硫化橡胶与复合材料粘接领域，具体涉及提高一体化成型工艺中硫化橡胶与复合材料粘接性能的表面处理方法。

技术介绍

[0002]先进树脂基复合材料已成为航空航天、大型风电叶片等领域不可或缺的结构材料，但随着复杂流
‑
固耦合服役环境对复合材料构件不断提出减振性、高阻尼性能需求，通过引入额外的阻尼层与复合材料结合可综合二者的优异性能，在保证一定强度和耐久性的前提下获得更好的减振效果。硫化橡胶等粘弹性阻尼材料同时具有贮存和消耗能量的特点，利用分子链间的摩擦、剪切、扭转等变形耗散能量，是优异的阻尼材料。通过将粘弹性阻尼层铺放在纤维织物中，采用一体化成型工艺共胶结成型含阻尼层夹芯复合材料，可以大幅度提高结构的阻尼性能。
[0003]为了减少连接重量和开孔数量，硫化橡胶通常采用粘接的方式与复合材料相结合。然而，硫化橡胶往往体现非极性，粘接胶粘剂与硫化橡胶表面存在较弱的分子间作用力。使复合材料/硫化橡胶粘接强度很大程度上取决于橡胶/胶粘剂界面。目前，提高硫化橡胶与复合材料界面粘接强度的方法主要有两种：一是对环氧类胶粘剂进行改性处理，包括添加增粘剂、偶联剂等，这种方法虽然可以改善二者之间粘接性能，但也使胶粘剂的黏度、密度和固化曲线等特性发生改变，对RTM、VARI等复合材料一体化成型工艺效果产生影响；二是对硫化橡胶进行表面处理，如硫酸处理、等离子处理、偶联剂涂覆、机械打磨处理等，但也都分别存在着如工艺复杂、时效性低、配置难度大、浸润性差的特点。
[0004]机械打磨处理通过增大表面粗糙度，使环氧胶粘剂与硫化橡胶形成更多的机械互锁结构，进而提升界面结合性能，是最为简便的处理方法。为解决粗糙基材表面浸润性差的特点，公告号为CN112574677A的专利申请，公开了改善环氧树脂胶浸润性的方法，即在涂覆环氧树脂胶之前，将稀释的树脂溶液涂在基材粘接表面。但该专利主要应用于金属基材，而由于硫化橡胶对丙酮等溶剂极其敏感，与有机溶剂之间会发生溶胀反应，影响了树脂胶粘接在硫化橡胶表面的浸润效果，弱化了树脂预涂方法的有效性。

技术实现思路

[0005]针对现有表面处理技术中的不足之处，本专利技术提出了一种提高橡胶与复合材料粘接性能的表面处理方法，适用于一体化成型工艺。
[0006]本专利技术的技术方案：
[0007]一种提高一体化成型工艺中硫化橡胶与复合材料粘接性能的表面处理方法，包括以下步骤：
[0008](1)清洗硫化橡胶表面：使用清洗剂清洗硫化橡胶表面，去除表面灰尘和杂质；
[0009](2)机械打磨处理：使用砂纸均匀打磨清洗过后的硫化橡胶表面，增加表面粗糙度
并去除弱界面层；
[0010](3)溶胀处理：将打磨过后的硫化橡胶浸泡在丙酮中进行溶胀处理60～120min，使其充分吸收有机溶剂，并去除磨粒与硫化橡胶粉粒；
[0011](4)预涂处理：配置环氧树脂稀释液，稀释采用的有机溶剂为丙酮，其中环氧树脂的质量分数为10％
‑
30％，优选为20％；将步骤(3)处理后的硫化橡胶待与复合材料粘接的表面处均匀刷涂环氧树脂稀释液。
[0012]进一步，所述的硫化橡胶为硅橡胶等硫化橡胶，包括但不限于甲基乙烯基硅橡胶，苯基乙烯基硅橡胶等硅橡胶。
[0013]进一步，所述的清洗剂包括但不限于无水乙醇、异丙醇和丙酮等。
[0014]进一步，步骤(3)须在步骤(4)前进行，且当硫化橡胶达到最大溶胀状态时进行步骤(4)的操作，最佳操作时间为5min以内。
[0015]进一步，所述的复合材料板可以为碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料等。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017](1)本专利技术方法不仅简单方便，而且可以在粗糙的硫化橡胶表面提供良好的浸润性和渗透性，避免因硫化橡胶溶胀特性导致预涂工艺中稀释的环氧树脂在粗糙橡胶表面浸润效果降低。
[0018](2)本专利技术方法可以使环氧树脂胶粘接渗透到打磨后的粗糙表面微结构中，进而增大有效结合面积和浸润的深度，对提升硫化橡胶与复合材料粘接性能具有显著效果。
[0019](3)本专利技术方法可应用于含阻尼层的复合材料夹层结构的一体化成型工艺中，作为注胶及粘接前处理方法，可以有效提升界面结合强度。
附图说明
[0020]图1(a)～图1(d)为本专利技术实施例中所提供的提高硫化橡胶与复合材料粘接性能的橡胶表面处理方法的基本原理示意图。
[0021]图2为本专利技术实施例中所提供的提高硫化橡胶与复合材料粘接性能的实施工艺流程示意图。
具体实施方式
[0022]以下结合附图和技术方案，进一步说明本专利技术的具体实施方式。
[0023]图2为本专利技术实施例1
‑
3中所提供的提高硫化橡胶与复合材料粘接性能的实施工艺流程，图1(a)～图1(d)为本专利技术实施例1
‑
3中所提供的提高硫化橡胶与复合材料粘接性能的表面处理方法的基本原理示意图；其中，图1(a)为经过机械打磨处理后的粗糙硅橡胶表面浸润情况示意，一体化成型工艺中所采用高粘度的环氧树脂对其表面难以浸润；图1(b)为采用丙酮稀释的环氧树脂在粗糙硅橡胶表面浸润情况，由于橡胶材料吸收了部分丙酮，导致环氧树脂稀释及浸润效果不理想；图1(c)为经过溶胀工序之后的粗糙硅橡胶表面浸润效果，经过溶胀处理后硅橡胶不再吸收稀释液中的丙酮，稀释后的环氧树脂充分浸润到微孔隙中；图1(d)为溶胀效果消失后环氧树脂胶保留在粗糙硅橡胶表面微结构中，为后续粘接过程做准备。
[0024]实施例1
[0025]此实施例所用的橡胶材料为硅橡胶，按照本专利技术的方法，按照如下步骤进行硅橡胶粘接前的表面预处理，并进行硅橡胶
‑
复合材料粘接制品的制备。
[0026]a.清洗硫化橡胶表面：使用无水乙醇(99.7％，分析纯)清洗硅橡胶表面，去除表面灰尘和杂质；
[0027]b.机械打磨处理：使用120#砂纸均匀打磨清洗过后的硅橡胶表面，以增加表面粗糙度并去除弱界面层，打磨过后粗糙硅橡胶表面高度粗糙度参数Sz为100～150um；
[0028]c.溶胀处理：将打磨过后的橡胶浸泡在丙酮溶液中进行溶胀处理60min，使其充分吸收有机溶剂；将硅橡胶置于超声清洗机中进行溶胀，可以加速溶胀过程并充分去除磨粒与橡胶粉粒；
[0029]d.预涂处理：配置环氧树脂含量为10％的稀释液，其中所采用的环氧树脂型号为EP2040，稀释采用的有机溶剂为丙酮，将二者按照质量比1:9进行配置，并搅拌充分。将步骤c处理后的橡胶表面均匀刷涂环氧树脂稀释液，或直接将处理后的橡胶块浸泡于稀释后的环氧树脂胶液中；
[0030]e.采用真空辅助成型工艺制备玻璃纤维增强复合材板，所采用的玻璃纤维布型号为EW200型玻纤编织布，铺层厚度为2mm，树脂基体为环氧树脂EP2040/2042。为测试橡胶
‑
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高一体化成型工艺中硫化橡胶与复合材料粘接性能的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)清洗硫化橡胶表面：使用清洗剂清洗硫化橡胶表面，去除表面灰尘和杂质；(2)机械打磨处理：使用砂纸均匀打磨清洗过后的硫化橡胶表面，增加表面粗糙度并去除弱界面层；(3)溶胀处理：将打磨过后的硫化橡胶浸泡在丙酮中进行溶胀处理60～120min，使其充分吸收有机溶剂，并去除磨粒与硫化橡胶粉粒；(4)预涂处理：配置环氧树脂稀释液，稀释采用的有机溶剂为丙酮，其中环氧树脂的质量分数为10％
‑
30％；将步骤(3)处理后的硫化橡胶待与复合材料粘接的表面处均匀刷涂环氧树脂稀释液。2.根据权利要求1所述的一种提高一体化成型工艺中硫化橡胶与复合材料粘接性能的表面处理方法，其特征在于，所述的硫化橡胶为硅橡胶；所述的复合材料板为碳纤维增强复合材料或玻璃纤维增强复合材料。3.根据权利要求1或2所述的一种提高一体化成型工艺中硫化橡胶与复合材料粘接性能的表面处理方法，其特征在于，所述的清洗剂为无水乙醇、异丙醇或丙酮。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙士勇，梁建平，张润东，韩晓缠，张雯，杨睿，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：