本发明属于芳纶复合材料胶接技术领域，涉及一种用于芳纶复合材料与钛合金的胶粘剂及其使用方法。
背景技术：
芳纶复合材料由于其具有优异的材料性能，如优异的热稳定性、极佳的阻燃性和电绝缘性、优良的机械性能以及化学稳定性，被广泛应用于各类工业及工程材料中。随着其应用的不断扩大和发展，芳纶复合材料不仅用于单独的高性能结构部件，与其他结构部件配合使用的结构或产品也逐渐被研发人员所设计和应用。
其中，针对芳纶复合材料，由于芳纶纤维本身的表面能较低，与树脂浸润能力差，因此导致了该芳纶复合材料与钛合金胶接难度较大。目前，面市的胶粘剂均难以满足芳纶复合材料与钛合金的稳定胶粘和使用。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于芳纶复合材料与钛合金的胶粘剂及其使用方法。本发明公开的用于芳纶复合材料与钛合金的胶粘剂，大大提高了胶接效率和质量，满足了使用要求。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种用于芳纶复合材料与钛合金的胶粘剂，所述胶粘剂中各原料组分的质量比如下：
环氧树脂、改性聚酰胺、固化剂和石棉碎末的质量比为(80～120):(16～22):(10～14):(4～7)。
优选地，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂，其环氧当量为175～200g/mol。
优选地，所述改性聚酰胺为hy-108或hy-188。
优选地，所述固化剂为胺类固化剂。
进一步优选地，所述胺类固化剂为105固化剂。
优选地，所述石棉碎末由石棉经粉碎、研磨处理得到。
本发明公开了基于上述用于芳纶复合材料与钛合金的胶粘剂的使用方法，包括以下步骤：
1)配制用于芳纶复合材料与钛合金的胶粘剂：在环氧树脂中依次加入改性聚酰胺、石棉碎末和固化剂，混合均匀制得用于芳纶复合材料与钛合金的胶粘剂；其中，环氧树脂、改性聚酰胺、固化剂和石棉碎末按质量比为(80～120):(16～22):(10～14):(4～7)；
2)胶粘表面准备：将芳纶复合材料的待胶粘外表面的树脂层去除后采用有机溶剂清洗，得到芳纶复合材料胶粘表面；将钛合金待胶粘的部位进行粗化后采用有机溶剂清洗，得到钛合金胶粘表面；
3)固化：将步骤1)中制得的用于芳纶复合材料与钛合金的胶粘剂，涂覆于步骤2)中制得的芳纶复合材料胶粘或表面钛合金胶粘表面上，然后贴合固化。
优选地，步骤1)中，混合时间为5～15min，混合操作的温度为15～25℃。
优选地，步骤2)中，所用有机溶剂为丙酮或非卤代有机溶剂。
优选地，步骤3)中，固化的条件为，芳纶复合材料表面承受压力为0.1～0.3mpa，室温条件为10～30℃，固化时间为48～72h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种用于芳纶复合材料与钛合金的胶粘剂，提供了用于芳纶复合材料与钛合金的适用胶粘剂，该胶粘剂所用的原料中，利用改性聚酰胺组分，提高交接层的耐高低温性能，同时利用改性聚酰胺和环氧树脂均为具有一定强度的韧性的分子链结构，因此作为胶粘剂形成的粘结层具有更好的环境适应性；通过以石棉碎末作为添加填料，能够起到提高胶接强度和控制胶接间隙的作用。本发明公开的该胶粘剂的反应原料组分简单易得，因此降低了胶粘剂的成本投入，是一种使用方便、成本低廉的用于芳纶复合材料与钛合金的胶粘剂。
本发明还公开了上述用于芳纶复合材料与钛合金的胶粘剂的使用方法，本发明公开的使用方法提供了一种不需要大型空气循环烘箱，室温下粘接芳纶复合材料和钛合金的方法，大大提高了胶接效率和质量。本发明通过在室温中负压固化使用方法，使得芳纶复合材料与钛合金之间的胶粘强度能够达到长期稳定可靠的作用，经相关实验验证，胶粘后的强度能够达到28～35mpa。因此，本发明提供了一种室温下可胶粘芳纶复合材料与钛合金胶接的方法，具有较低成本及较高胶接质量。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明的公开了一种用于芳纶复合材料与钛合金的胶粘剂及其使用方法，通过本发明公开的胶粘剂和使用方法，实现了芳纶复合材料与钛合金胶接。
芳纶复合材料与钛合金胶接用胶粘剂是一种环氧类室温固化胶粘剂，所述胶粘剂中各原料组分的质量比如下：
环氧树脂、改性聚酰胺、固化剂和石棉碎末的质量比为(80～120):(16～22):(10～14):(4～7)。
优选地，环氧树脂为双酚a型环氧树脂，其环氧当量为175～200g/mol，如e44或e51环氧树脂；改性聚酰胺为hy-108或hy-188，是一种耐高低温，环境适应性强的产品；固化剂为可获得高强度环氧体系的胺类固化剂；石棉碎末由石棉经加热、研磨处理得到的颗粒状石棉，主要起到提高胶接强度和控制胶接间隙的作用。芳纶复合材料与钛合金胶接工艺步骤是：
(1)准备及保护：对钛合金不需粘接的部位采取保护措施。
(2)胶接表面准备：胶接前需将芳纶复合材料外表面树脂层去除，并对钛合金胶接部位进行粗化，以提高粘接强度。
(3)前处理：涂胶前需对配胶容器、涂胶工具、芳纶复合材料待涂胶区域，以及钛合金表面粘接区域采用有机溶剂清洗，以免表面污垢影响粘接强度及胶接质量。
(4)胶粘剂准备：使用的是室温固化环氧树脂胶粘剂，该胶粘剂由四组分组成，使用前需按要求进行制备。将环氧树脂、改性聚酰胺、固化剂、石棉碎末按质量比为(80～120):(16～22):(10～14):(4～7)的比例进行称量，称量后在环氧树脂中依次加入改性聚酰胺、石棉碎末和固化剂，混合后搅拌时间不少于5min，考虑到胶粘剂的适用期，制备应在(15～30)℃的环境下进行。
(5)胶接：采用不掉毛的毛刷或刮板等工具将配制好的将处理后的芳纶复合材料与钛合金胶接。
(6)固化：保证芳纶复合材料表面承受(0.1～0.3)mpa压力下，室温条件下静置48～72h。
(7)清理：清理掉钛合金及芳纶复合材料铰缝中溢出的胶粘剂。
优选地，步骤(2)的胶接表面准备中，通过机械加工的方法将芳纶复合材料的带胶粘区域的表面树脂层去除，露出芳纶纤维组织；采用(120～220)目的砂纸打磨的方法对钛合金表面胶接部位进行粗化，表面粗糙度ra应达到1.4以上。
优选地，步骤(3)的前处理中，涂胶前需采用丙酮或非卤代有机溶剂清洗剂对芳纶复合材料的待涂胶区域，以及钛合金表面粘接区域进行清洗，以免表面污垢影响芳纶复合材料与钛合金的粘接强度，还需对配胶容器及涂胶工具等进行清洗，以免影响涂胶质量。
经按《gb7124剪切强度测试方法》验证表明，经本发明制得的用于芳纶复合材料与钛合金的胶粘剂固化后，其胶粘强度能够达到为28～35mpa。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
(1)准备及保护：对钛合金不需粘接的部位采取保护措施。
(2)胶接表面准备：胶接前需将芳纶复合材料外表面树脂层去除，露出芳纶纤维组织；并采用上述优选方式对钛合金胶接部位进行粗化，以提高粘接强度。
(3)前处理：涂胶前需对配胶容器、涂胶工具、芳纶复合材料待涂胶区域，以及钛合金表面粘接区域采用丙酮清洗，以免表面污垢影响粘接强度及胶接质量。
(4)胶粘剂准备：使用的是室温固化环氧树脂胶粘剂，该胶粘剂由四组分组成，使用前需按要求进行制备。将环氧树脂(环氧当量180g/mol)、改性聚酰胺(hy-108)、固化剂(d105)、石棉碎末按质量比为80:22:14:4的比例进行称量，称量后在环氧树脂中依次加入改性聚酰胺、石棉碎末和固化剂，混合后搅拌时间8min，制备在22℃的环境下进行。
(5)胶接：将处理后的芳纶复合材料与钛合金胶接。
(6)固化：保证芳纶复合材料表面承受0.1mpa压力下，室温条件下静置72h。
(7)清理：清理掉钛合金及芳纶复合材料胶缝中溢出的胶粘剂。
经按《gb7124剪切强度测试方法》验证，胶粘强度为30mpa。
实施例2
(1)准备及保护：对钛合金不需粘接的部位采取保护措施。
(2)胶接表面准备：胶接前需将芳纶复合材料外表面树脂层去除，露出芳纶纤维组织；并采用上述优选方式对钛合金胶接部位进行粗化，以提高粘接强度。
(3)前处理：涂胶前需对配胶容器、涂胶工具、芳纶复合材料待涂胶区域，以及钛合金表面粘接区域采用丙酮清洗，以免表面污垢影响粘接强度及胶接质量。
(4)胶粘剂准备：使用的是室温固化环氧树脂胶粘剂，该胶粘剂由四组分组成，使用前需按要求进行制备。将环氧树脂(环氧当量185g/mol)、改性聚酰胺(hy-188)、固化剂(d105)、石棉碎末按质量比为120:20:14:6的比例进行称量，称量后在环氧树脂中依次加入改性聚酰胺、石棉碎末和固化剂，混合后搅拌时间5min，制备应在18℃的环境下进行。
(5)胶接：将处理后的芳纶复合材料与钛合金胶接。
(6)固化：保证芳纶复合材料表面承受0.2mpa压力下，室温条件下静置65h。
(7)清理：清理掉钛合金及芳纶复合材料铰缝中溢出的胶粘剂。
经按《gb7124剪切强度测试方法》验证，胶粘强度为28mpa。
实施例3
(1)准备及保护：对钛合金不需粘接的部位采取保护措施。
(2)胶接表面准备：胶接前需将芳纶复合材料外表面树脂层去除，露出芳纶纤维组织；并采用上述优选方式对钛合金胶接部位进行粗化，以提高粘接强度。
(3)前处理：涂胶前需对配胶容器、涂胶工具、芳纶复合材料待涂胶区域，以及钛合金表面粘接区域采用丙酮清洗，以免表面污垢影响粘接强度及胶接质量。
(4)胶粘剂准备：使用的是室温固化环氧树脂胶粘剂，该胶粘剂由四组分组成，使用前需按要求进行制备。将环氧树脂(环氧当量185g/mol)、改性聚酰胺(hy-188)、固化剂(d105)、石棉碎末按质量比为80:16:10:4的比例进行称量，称量后在环氧树脂中依次加入改性聚酰胺、石棉碎末和固化剂，混合后搅拌时间为10min，制备在15℃的环境下进行。
(5)胶接：将处理后的芳纶复合材料与钛合金胶接。
(6)固化：保证芳纶复合材料表面承受0.1mpa压力下，室温条件下静置48h。
(7)清理：清理掉钛合金及芳纶复合材料胶缝中溢出的胶粘剂。
经《按gb7124剪切强度测试方法》验证，胶粘强度为32mpa。
实施例4
(1)准备及保护：对钛合金不需粘接的部位采取保护措施。
(2)胶接表面准备：胶接前需将芳纶复合材料外表面树脂层去除，露出芳纶纤维组织；并采用上述优选方式对钛合金胶接部位进行粗化，以提高粘接强度。
(3)前处理：涂胶前需对配胶容器、涂胶工具、芳纶复合材料待涂胶区域，以及钛合金表面粘接区域采用丙酮清洗，以免表面污垢影响粘接强度及胶接质量。
(4)胶粘剂准备：使用的是室温固化环氧树脂胶粘剂，该胶粘剂由四组分组成，使用前需按要求进行制备。将环氧树脂(环氧当量200g/mol)、改性聚酰胺(hy-108)、固化剂(d105)、石棉碎末按质量比为120:22:14:7的比例进行称量，称量后在环氧树脂中依次加入改性聚酰胺、石棉碎末和固化剂，混合后搅拌时间为5min，制备在25℃的环境下进行。
(5)胶接：将处理后的芳纶复合材料与钛合金胶接。
(6)固化：保证芳纶复合材料表面承受0.3mpa压力下，室温条件下静置48h。
(7)清理：清理掉钛合金及芳纶复合材料胶缝中溢出的胶粘剂。
按《gb7124剪切强度测试方法》验证，胶粘强度为35mpa。
实施例5
(1)准备及保护：对钛合金不需粘接的部位采取保护措施。
(2)胶接表面准备：胶接前需将芳纶复合材料外表面树脂层去除，露出芳纶纤维组织；并采用上述优选方式对钛合金胶接部位进行粗化，以提高粘接强度。
(3)前处理：涂胶前需对配胶容器、涂胶工具、芳纶复合材料待涂胶区域，以及钛合金表面粘接区域采用丙酮清洗，以免表面污垢影响粘接强度及胶接质量。
(4)胶粘剂准备：使用的是室温固化环氧树脂胶粘剂，该胶粘剂由四组分组成，使用前需按要求进行制备。将环氧树脂(环氧当量175g/mol)、改性聚酰胺(hy-108)、固化剂(d105)、石棉碎末按质量比为100:20:12:5的比例进行称量，称量后在环氧树脂中依次加入改性聚酰胺、石棉碎末和固化剂，混合后搅拌时间15min，制备在20℃的环境下进行。
(5)胶接：将处理后的芳纶复合材料与钛合金胶接。
(6)固化：保证芳纶复合材料表面承受0.2mpa压力下，室温条件下静置60h。
(7)清理：清理掉钛合金及芳纶复合材料胶缝中溢出的胶粘剂。
按《gb7124剪切强度测试方法》验证，胶粘强度为33mpa。
具体地，在上述实施例中，所用环氧树脂的牌号为e44或e51环氧树脂，所用脂肪族胺类固化剂，如105固化剂。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。