浅谈胶接技术

浅谈胶接技术与胶黏剂

摘要：本文分四个部分，分别对胶接技术的国内外发展现状，常用胶黏剂(航天和光学仪器用胶)的牌号性能与特点，胶接技术在航天领域的应用实例以及胶接技术发展前景预测进行浅谈。

关键字：胶接技术发展现状航天胶黏剂

1.胶接技术的国内外发展现状

1.1国外胶接技术的发展现状

上世纪40年代初，英国开发出综合性好、老化新能突出的Redux775，它以热固型酚醛树脂为主。40年代中后期，美国又开发出韧性较好的Meltbond4021。这两种胶黏剂至今仍在沿用。50年代中期由于加聚反应型环氧树脂的出现，开发出无孔蜂窝用尼龙环氧结构胶。70年代中后期，耐久的结构胶相继而出。开发出磷酸阳极化，使得铝氧化膜极其稳定，并用一只腐蚀底胶提供了稳定的表面，胶缝密封性显著加强。

1995年美国胶接剂销售量为926万t，主要用于建筑、运输和其他工业部门。欧洲胶接剂销售量约为140万t，其中德国市场最大。日本1995、1996年胶接剂产量分别为120.88万t和122.22万t。

自航空工业诞生以来，胶接技术就开始应用于国外的大型运输机，如美国的L-1011、Boeing-707、737、747、C-130、C-141A、KC-135，俄罗斯的伊尔-76等等，都采用了胶黏剂来制造飞机构件。到目前为止，胶黏剂在飞机上的应用已有六七十年的历史。胶黏剂品种多且配套齐全，技术日益完善，在军机和民机上都得到广泛应用。

1.2国内胶接技术的发展现状

我国发展历程和国外相似，但时间上比国外晚了一二十年。初期是50年代末到70年代初，其间为引进直五机仿制尼龙-酚醛有孔蜂窝结构胶，但后来因为此胶不耐水，故改用自行研制的丁腈-酚醛胶。70年代中到80年代中，以EP为基础开发多种无孔蜂窝结构胶和相应的配套胶。80年代中期至上世纪末，用IPN 技术改性EP研制出多种高中低温固化结构胶。

我国从事胶黏剂开发和生产的单位共1000余家，品种2800多个，已形成门类比较齐全的体系。我国胶黏剂主要品种有水基胶、三醛胶、热固性树脂胶黏剂、热熔胶和密封胶等。

我国航空用胶黏剂首先是在军用飞机的基础上发展起来的。为满足军用飞机的需求，国内主要有北京航空材料研究院（SY系列）、黑龙江省石油化学研究院（J系列）、上海橡胶制品研究所（JX系列）、上海合成树脂研究所、晨光化工研究所（DG系列）等单位从事胶黏剂的研发工作。

在胶接技术方面，铝合金的磷酸阳极化表面处理技术和耐久铝蜂窝制造技术以及大型胶接之间所需的大型热压罐的使用都标志着我国已在胶接领域跨入了国际水平。我国已经具备了较为完整的航空胶接体系和与国际同步的胶接技术。

现在航空结构胶黏剂的主要研究方向如下：高温固化结构胶接体系，中温固化耐久结构胶接体系，低能固化结构胶接体系，非铬酸盐抑制腐蚀底胶的研究，铝-锂合金胶接结构的应用。

随着环保理念深入人心，环保型胶黏剂越来越受到人们的欢迎，热熔型胶黏剂、无溶剂型胶黏剂、水基型胶黏剂都属于环保型胶黏剂。随着对性能要求的日益提高和环境法规的日益严格，环保型胶黏剂正在逐渐成为主流胶黏剂产品。

国内的胶接技术仍存在不足之处，主要集中在：（1）需进一步开展胶黏剂与树脂基复合材料胶接的研究（2）需进一步完善胶接体系耐久性性能的考核（3）需进一步改善体系的工艺性能（4）胶黏剂的品种和规格有待丰富（5）需尽快累积国产胶接体系的型号应用经验（6）质量和批次稳定性有待进一步提高。

2.常用胶黏剂（航天和光学仪器用胶）的牌号性能与特点

2.1飞机飞船制造常用胶黏剂牌号

在飞机制造过程中使用的胶黏剂主要有：（1）EP/丁腈结构胶，如自力-2、J-44-1、SY-13、J-40、SY-18等。（2）酚醛/丁腈结构胶，如JX-4、J-04、XJ-9、SF-1、JX-9、J-01（用于粘接金属和非金属结构件，20℃剪切强度>20MPa，150℃剪切强度>9MPa）和J-15（20℃剪切强度>29.4MPa，150℃剪切强度>,15.7MPa，250℃剪切强度>8.0MPa）等。（3）氨酚醛/丁腈结构胶，如J-03（20℃剪切强度>20MPa，150℃剪切强度>7MPa）等。（4）酚醛/EP/丁腈结构胶，如J-42等。（5）改性EP结构胶，如SY-16等。（7）酚醛/缩醛/EP结构胶，如SY-32等。（8）酚醛/缩醛/有机硅结构胶，如204等。

2.2 SY系列结构胶黏剂的性能特点

SY系列胶黏剂具有强度高、韧性好、耐腐蚀、抗疲劳的特点既可以用于铝合金、钛合金、刚等金属材料的胶接，也可用于陶瓷、复合材料以及其他非金属材料的胶接。所有的胶膜均兼容板-板和板-芯胶接，与底胶、发泡胶配套粘接金属或蜂窝，可制成耐久性好的高性能结构，糊状胶黏剂固化温度从室温一直到150℃，适用于不同工艺的要求。其中主要用在航天领域的胶黏剂的牌号、固化

2.3 J 系列结构胶黏剂的性能特点

2.3.1 J-47A 、B 、C 、D 中温固化结构胶黏剂体系性能

使用温度范围为-120℃-120℃，由板与板、板与芯胶、发泡胶组成结构胶黏剂体系，可在同一固化条件，同时粘接上述各种结构，与各结构性能匹配。胶膜A 、C 、D ）采用无溶剂辊压成型，具有自粘型，可自动定位，适用于曲面大面积胶接。既有较高比强度，C 膜厚度可在0.10~0.30mm 。 2.3.2 J-158及J-159中温固化结构胶黏剂体系性能

J-158用于预警机天线罩环环氧碳纤维复合材料件二次链接，包括A 、B 、C

2.3.3 J-117缓蚀底胶

基本组成有环氧树脂、弹性体、抑制腐蚀剂、固化剂等。除非另有说明，被粘物为LYl2CZ 铝合金，表面经磷酸阳极化处理后涂J-117底胶，制备剪切强度及板-芯90°剥离强度胶接试样时用J-116A 膜，制备板-板90°剥离强度胶接试样时用J-116B 膜。J-116胶A 膜与J-117底胶配合使用，室温板-

芯90°剥离强度为5.8kN ／m ；J-116胶B 膜与J-117底胶配合使用，室温板-板90°剥离强度为8.1kN ／m 。具体性能如下表：