【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料连接，具体涉及一种制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法。
技术介绍
1、随着交通运输领域轻量化的问题得到越来越多的关注，碳纤维复合材料因其比强度高、耐腐蚀和重量轻成为在这一目标下极具应用潜力的材料。但受限于成本和制造复杂度的影响，玻璃纤维、玄武岩纤维等经济型复合材料和传统的高强度钢、铝合金等金属材料仍广泛应用。因此，有必要开展交通运输工具的多材料连接性能研究。
2、传统的连接方式如螺栓连接、销钉连接、铆钉连接等都会引起纤维撕裂和应力集中等问题，采用胶接的方式可以减少应力集中问题，提升异质接头的强度。环氧树脂是一种使用广泛的胶粘剂，具有附着力强、耐腐蚀的特点；但环氧树脂是一种脆性胶粘剂，存在断裂韧性较差的缺点，容易较早失效，这制约了它的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法，解决现有环氧胶接接头断裂韧性较差的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法，所述环氧胶接接头包括第一部件、及部分搭接于所述第一部件一端且与所述第一部件通过环氧胶粘剂胶接的第二部件，所述第一部件和/或所述第二部件为采用预浸料铺叠的复合材料，所述方法包括以下步骤：步骤s10、提供第一部件、第二部件和环氧胶粘剂，且所述环氧胶粘剂为采用纳米二氧化硅改性的环氧胶粘剂，采用以下方法制备：先加入酸酐类固化剂和纳米二氧化硅，并利用第一次超声振动将酸酐类固化剂和纳米
3、在一种具体的实施方式中，所述预设的固化工艺包括：真空袋抽真空0.1mpa；从室温开始升温，第一升温阶段按照2℃/min的升温速率从室温升温至第一保温温度，并在所述第一保温温度下保温15~45分钟，第二升温阶段按照2℃/min的升温速率从第一保温温度升温至第二保温温度，并在所述第二保温温度下保温120分钟，保温结束后降温至60℃后完成固化。
4、在一种具体的实施方式中，所述第一保温温度为80℃~100℃，所述第二保温温度为130℃。
5、在一种具体的实施方式中，所述预设的固化工艺还包括：在所述第一升温阶段和第一保温温度下的保温时间段，所述机械振动台施加10g~20g的振动加速度；在所述第二升温阶段、第二保温温度下的保温时间段、及降温时间段，所述机械振动台处于静止状态。
6、在一种具体的实施方式中，所述酸酐类固化剂由mthpa和dmp-30组成，且mthpa和dmp-30的重量比为200：1。
7、在一种具体的实施方式中，步骤s10中，第一次超声振动的振动时间为10min~20min，第二次超声振动的振动时间为10min~20min，真空脱泡时间为10min~30min。
8、在一种具体的实施方式中，所述封装组件还包括工装板、第一隔离膜、第二隔离膜、透气毡和密封胶条，所述预设的封装方法具体为：自下至上，依次平铺所述工装板、所述第一隔离膜、所述待固化的环氧胶接接头、所述第二隔离膜和所述透气毡，然后用真空袋和密封胶条进行封装。
9、在一种具体的实施方式中，所述加热器为利用电阻丝热风加热的加热设备。
10、在一种具体的实施方式中，所述第一部件为预处理后的金属板，所述第二部件选自碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料和玄武岩纤维复合材料中的一种，其中，所述金属板选自高强度钢板、铝合金板、钛合金板和镁合金板中的一种。
11、在一种具体的实施方式中，所述第一部件和所述第二部件均选自碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料和玄武岩纤维复合材料中的一种。
12、本专利技术的有益效果至少包括：
13、一、本专利技术提供的制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法包括：提供第一部件、第二部件和环氧胶粘剂，且所述环氧胶粘剂为采用纳米二氧化硅改性的环氧胶粘剂，采用以下方法制备：先加入酸酐类固化剂和纳米二氧化硅，并利用第一次超声振动将酸酐类固化剂和纳米二氧化硅混合均匀，然后加入双酚a型环氧树脂，并置于水浴中进行搅拌，搅拌均匀后，经第二次超声振动和真空脱泡处理，得到所述环氧胶粘剂，其中，所述双酚a型环氧树脂、酸酐类固化剂和纳米二氧化硅的重量比为：1000：800：（4.5~18）；步骤s20、先将所述环氧胶粘剂涂覆于所述第一部件的搭接区域，然后将所述第二部件的连接端粘贴在所述第一部件的搭接区域并进行固定，得到待固化的环氧胶接接头；步骤s30、提供封装组件，并按照预设的封装方式将所述待固化的环氧胶接接头进行封装，然后置于具有振动功能的固化装置内，按照预设的固化工艺进行固化，得到所述环氧胶接接头，所述封装组件包括真空袋，所述固化装置包括用于在固化过程中使纳米二氧化硅进行分散的机械振动台及用于加热的加热器；这样，本专利技术提供的方法通过加入纳米二氧化硅对胶粘剂进行改性以改善环氧胶粘剂的断裂韧性，且在固化过程中采用具有振动功能的固化装置施加振动能场，使纳米二氧化硅在高温固化过程中不易团聚并保持分散状态，从而制备得到的环氧胶接接头具有更好的抗断裂性，解决了现有技术的胶接接头断裂性差的缺陷。
14、二、本专利技术提供的预设的固化工艺包括：真空袋抽真空0.1mpa；室温开始升温，第一升温阶段按照2℃/min的升温速率从室温升温至第一保温温度，并在第一保温温度下保温15~45分钟，第二升温阶段按照2℃/min的升温速率从第一保温温度升温至第二保温温度，并在第二保温温度下保温120分钟，保温结束后降温至60℃后完成固化；在所述第一升温阶段和第一保温温度下的保温时间段，所述机械振动台施加的振动加速度为10g~20g，在所述第二升温阶段、第二保温温度下的保温时间段、及降温时间段，所述机械振动台处于静止状态； 这样，本专利技术通过在环氧胶粘剂的粘度较低时施加振动能场，一方面，能够分散纳米二氧化硅在环氧胶粘剂中的分布，使得纳米二氧化硅的增韧效果较好，大大提高了环氧胶接接头的抗断裂性能；另一方面，振动能场还能增加环氧胶粘剂对第一部件/第二部件表面的浸润性，减少固化过程对压力的依赖。
15、三、基于本专利技术提高的环氧胶粘剂，采用本专利技术提供的具有振动功能的固化装置和预设的固化工艺进行固化，相较于常用的热压罐及热压罐固化工艺，制备得到的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法，所述环氧胶接接头包括第一部件、及部分搭接于所述第一部件一端且与所述第一部件通过环氧胶粘剂胶接的第二部件，所述第一部件和/或所述第二部件为采用预浸料铺叠的复合材料，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法，其特征在于，所述预设的固化工艺包括：真空袋抽真空0.1Mpa；从室温开始升温，第一升温阶段按照2℃/min的升温速率从室温升温至第一保温温度，并在所述第一保温温度下保温15~45分钟，第二升温阶段按照2℃/min的升温速率从第一保温温度升温至第二保温温度，并在所述第二保温温度下保温120分钟，保温结束后降温至60℃后完成固化。
3.根据权利要求2所述的制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法，其特征在于，所述第一保温温度为80℃~100℃，所述第二保温温度为130℃。
4.根据权利要求2或3所述的制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法，其特征在于，所述预设的固化工艺还包括：在所述第一升温阶段和第一保温温度下的保温时间段
5.根据权利要求1所述的制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法，其特征在于，所述酸酐类固化剂由MTHPA和DMP-30组成，且MTHPA和DMP-30的重量比为200：1。
6.根据权利要求1所述的制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法，其特征在于，步骤S10中，第一次超声振动的振动时间为10min~20min，第二次超声振动的振动时间为10min~20min，真空脱泡时间为10min~30min。
7.根据权利要求1所述的制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法，其特征在于，所述封装组件还包括工装板、第一隔离膜、第二隔离膜、透气毡和密封胶条，所述预设的封装方法具体为：自下至上，依次平铺所述工装板、所述第一隔离膜、所述待固化的环氧胶接接头、所述第二隔离膜和所述透气毡，然后用真空袋和密封胶条进行封装。
8.根据权利要求1所述的制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法，其特征在于，所述加热器为利用电阻丝热风加热的加热设备。
9.根据权利要求1所述的制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法，其特征在于，所述第一部件为预处理后的金属板，所述第二部件选自碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料和玄武岩纤维复合材料中的一种，其中，所述金属板选自高强度钢板、铝合金板、钛合金板和镁合金板中的一种。
10.根据权利要求1所述的制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法，其特征在于，所述第一部件和所述第二部件均选自碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料和玄武岩纤维复合材料中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法，所述环氧胶接接头包括第一部件、及部分搭接于所述第一部件一端且与所述第一部件通过环氧胶粘剂胶接的第二部件，所述第一部件和/或所述第二部件为采用预浸料铺叠的复合材料，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法，其特征在于，所述预设的固化工艺包括：真空袋抽真空0.1mpa；从室温开始升温，第一升温阶段按照2℃/min的升温速率从室温升温至第一保温温度，并在所述第一保温温度下保温15~45分钟，第二升温阶段按照2℃/min的升温速率从第一保温温度升温至第二保温温度，并在所述第二保温温度下保温120分钟，保温结束后降温至60℃后完成固化。
3.根据权利要求2所述的制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法，其特征在于，所述第一保温温度为80℃~100℃，所述第二保温温度为130℃。
4.根据权利要求2或3所述的制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法，其特征在于，所述预设的固化工艺还包括：在所述第一升温阶段和第一保温温度下的保温时间段，所述机械振动台施加10g~20g的振动加速度；在所述第二升温阶段、第二保温温度下的保温时间段、及降温时间段，所述机械振动台处于静止状态。
5.根据权利要求1所述的制备高分散性纳米材料改性的环氧胶接接头的方法，其特征在于，所述酸酐类固化剂由mt...
【专利技术属性】
技术研发人员：湛利华，郭进展，沈帅杰，张德超，胡鑫，金文韬，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
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