專(zhuān)利名稱(chēng)：納米碳管復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米碳管復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑及其使用方法，特別是指一種添加有納米碳管的復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑及利用微波加熱使其加速固化的使用方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于輕量化的需求，高分子基的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料因具有質(zhì)輕且質(zhì)地堅(jiān)固的特性，已經(jīng)廣泛運(yùn)用到工業(yè)構(gòu)件上。纖維強(qiáng)化復(fù)合材料在使用中可能會(huì)出現(xiàn)損傷，損傷主要有基材裂縫、纖維斷裂、基材和纖維之間剝離所產(chǎn)生的脫鍵現(xiàn)象、以及復(fù)合材料迭層板中的脫層現(xiàn)象，在材料出現(xiàn)損傷后，如何修補(bǔ)以恢復(fù)材料承受負(fù)載的能力，及延長(zhǎng)材料的使用壽命，是一項(xiàng)重要的課題。一般對(duì)于纖維強(qiáng)化復(fù)合材料基材裂縫、脫鍵、以及脫層的破壞會(huì)以鉆孔灌膠的方式進(jìn)行修補(bǔ)，但是一旦復(fù)合材料的纖維受損，纖維斷裂所損失的強(qiáng)度就必須要以覆蓋修補(bǔ)片的方式來(lái)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)片修補(bǔ)的方式通常有機(jī)械式修補(bǔ)和膠合式修補(bǔ)。其中機(jī)械式修補(bǔ)的概念是由傳統(tǒng)修補(bǔ)金屬構(gòu)件而來(lái)，但是機(jī)械式修補(bǔ)應(yīng)用在纖維復(fù)合材料上會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題，由于機(jī)械式修補(bǔ)是采用鉚釘接合的方式，這種修補(bǔ)方式必須要對(duì)修補(bǔ)構(gòu)件進(jìn)行鉆孔，這會(huì)在鉆孔的孔洞周?chē)a(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，同時(shí)會(huì)在鉆孔處產(chǎn)生脫層損傷，又由于接合構(gòu)件通常為金屬材料，因此不同的熱膨脹系數(shù)會(huì)產(chǎn)生熱殘留應(yīng)力，同時(shí)還會(huì)有金屬腐蝕的問(wèn)題存在，且使用機(jī)械式修補(bǔ)也容易產(chǎn)生進(jìn)水、增加額外重量，費(fèi)時(shí)及費(fèi)力的缺失。膠合式修補(bǔ)一般采用環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)膠，通常必須要加熱幫助固化而達(dá)到較佳的性質(zhì)，傳統(tǒng)的加熱方式是使用加熱板或加熱毯的方式進(jìn)行加熱，但是這樣的加熱方式熱量需由熱源經(jīng)過(guò)材料表面?zhèn)鲗?dǎo)至材料內(nèi)部，不易均勻加熱，且熱量容易消散到環(huán)境中，因此既費(fèi)時(shí)又沒(méi)有能源效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種納米碳管復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑，從而解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種納米碳管復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑，包括納米碳管(CNT)，占0. 3-5%的重量百分比；及已添加硬化劑的環(huán)氧樹(shù)脂，占95-99. 7%的重量百分比；所述重量百分比以該復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑的總重量為基礎(chǔ)計(jì)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種納米碳管復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑的使用方法，包括下列步驟涂抹將含有以復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑的總重量為基礎(chǔ)計(jì)0. 3-5%重量百分比的納米碳管的復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑涂抹于二物體待黏著面之間；以及加熱于涂抹該復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑處進(jìn)行微波加熱以交聯(lián)固化。
其中，該微波加熱的加熱時(shí)間為10-20分鐘。該復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂是已添加硬化劑的高溫固化型環(huán)氧樹(shù)脂。本發(fā)明的納米碳管復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑，在預(yù)先制備后可在室溫下儲(chǔ)存，使用時(shí)不需進(jìn)行預(yù)熱，僅需將均勻混合狀態(tài)的復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑涂抹于待黏著處，再通過(guò)微波加熱10-20分鐘的短時(shí)間使其完成固化接著，本發(fā)明的納米碳管復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑可達(dá)到超越單純環(huán)氧樹(shù)脂的強(qiáng)化固化性質(zhì)和降低固化時(shí)間的雙重目的。


圖IA為進(jìn)行170°C等溫微波加熱對(duì)于CNT不同添加比例的復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑的硬度分析圖；圖IB為進(jìn)行170°C等溫傳統(tǒng)加熱對(duì)于CNT不同添加比例的復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑的硬度分析圖；圖2為對(duì)于玻璃纖維基板使用不同添加比例CNT的復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑、搭配不同加熱方式的接著強(qiáng)度變化圖；圖3為對(duì)于玻璃纖維基板使用不同添加比例CNT的復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑、搭配不同加熱方式進(jìn)行修補(bǔ)后的彎曲強(qiáng)度變化圖；圖4為對(duì)于含有2mm裂縫的玻璃纖維基板使用3%重量百分比CNT的復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑及不同長(zhǎng)度的補(bǔ)片進(jìn)行修補(bǔ)后的彎曲強(qiáng)度變化圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明I-CNT添加比例為總重的0%重量百分比；2-CNT添加比例為總重的0. 5%重量百分比；3-CNT添加比例為總重的1. 0%重量百分比；4-CNT添加比例為總重的2. 0%重量百分比；5-CNT添加比例為總重的3. 0%重量百分比；6-傳統(tǒng)加熱法；7-微波加熱法；8-原始纖維復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度；9-含有2mm裂縫的纖維復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度； 10"原始纖維復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度；11-含有2mm裂縫的纖維復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度；12-修補(bǔ)過(guò)后復(fù)合材料的殘留彎曲強(qiáng)度；13-不同長(zhǎng)度補(bǔ)片修補(bǔ)過(guò)后復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例僅用于例證的目的，決不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。由于納米碳管具有優(yōu)異的微波吸收特性和機(jī)械特性，因此可以通過(guò)納米碳管將所吸收的微波能量轉(zhuǎn)換成為熱能，使得環(huán)氧樹(shù)脂可以受到均勻且整體性的加熱，由此達(dá)到快速接著以及修補(bǔ)復(fù)合材料的效果，同時(shí)也可以達(dá)到強(qiáng)化黏著劑強(qiáng)度和提高黏著劑接著性質(zhì)的效果。本發(fā)明實(shí)施例中所述的重量百分比均為以復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑的總重量為基礎(chǔ)計(jì)。本發(fā)明所述的高溫?zé)峁绦铜h(huán)氧樹(shù)脂是指工業(yè)中廣泛使用的需要加溫到130°C以上才會(huì)進(jìn)行交聯(lián)、固化反應(yīng)的環(huán)氧樹(shù)脂。本發(fā)明所述的硬化劑可以是本領(lǐng)域的常規(guī)硬化劑。本發(fā)明的納米碳管復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑，包括有納米碳管，占0. 3-5%的重量百分比；及
已添加硬化劑的高溫固化型環(huán)氧樹(shù)脂，占95-99. 7%的重量百分比；所述重量百分比按復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑的總重量為基礎(chǔ)計(jì)。本發(fā)明納米碳管復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑的使用方法，包括有下列步驟涂抹將一含有按復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑總重量為基礎(chǔ)計(jì)0. 3-5%重量百分比的納米碳管的復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑涂抹于待黏著物二待黏著面之間；加熱于涂抹該復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑處進(jìn)行微波加熱以交聯(lián)固化。且該微波加熱的加熱時(shí)間為10-20分鐘。實(shí)施例1納米碳管復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑的制備及其特性將占總重0. 3-5%重量百分比的納米碳管(carbon nanotube,以下簡(jiǎn)稱(chēng)CNT)力口到已添加硬化劑的高溫固化型環(huán)氧樹(shù)脂中進(jìn)行攪拌以形成一混合原料，再將此混合原料放在三軸滾輪機(jī)上以剪應(yīng)力來(lái)分散納米碳管，以得到均勻分散的復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑。實(shí)驗(yàn)例1(一 )拉伸試驗(yàn)研究結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，經(jīng)由傳統(tǒng)加熱方式固化后，相對(duì)于沒(méi)有添加CNT的環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑其拉伸強(qiáng)度可以提高約 4. 6%，而楊氏模數(shù)可以提高約6. 2 %，可見(jiàn)納米碳管復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑具有較為良好的拉伸特性。表1、本發(fā)明納米碳管復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑的拉伸特性
權(quán)利要求
1.一種納米碳管復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑，其特征在于，包括有 納米碳管，占0. 3-5%的重量百分比；及已添加硬化劑的環(huán)氧樹(shù)脂，占95-99. 7%的重量百分比；所述重量百分比以該復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑的總重量為基礎(chǔ)計(jì)。
2.—種納米碳管復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑的使用方法，其特征在于，包括有下列步驟 涂料將一含有以該復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑的總重量為基礎(chǔ)計(jì)0. 3-5%重量百分比的納米碳管的復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑涂抹于二物體待黏著面之間；加熱于涂抹該復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑處進(jìn)行微波加熱以交聯(lián)固化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的使用方法，其特征在于，該微波加熱的加熱時(shí)間為10-20分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的使用方法，其特征在于，該復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂是一已添加硬化劑的高溫固化型環(huán)氧樹(shù)脂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種添加有納米碳管的復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑，該復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑可預(yù)先制備后于室溫儲(chǔ)存，在其使用時(shí)并不需要進(jìn)行預(yù)熱步驟，僅需將均勻混合有納米碳管和環(huán)氧樹(shù)脂的復(fù)合式環(huán)氧樹(shù)脂黏著劑涂抹于待黏著處，并通過(guò)微波加熱來(lái)完成固化接著，便可達(dá)到超越單純環(huán)氧樹(shù)脂的強(qiáng)化固化性質(zhì)和減少固化時(shí)間的雙重目的。
文檔編號(hào)B05D3/14GK102533190SQ20101059196
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者張士欽, 張存續(xù), 邱子桓, 陳宗漢 申請(qǐng)人:張士欽