专利名称：纳米碳管复合式环氧树脂黏着剂及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米碳管复合式环氧树脂黏着剂及其使用方法，特别是指一种添加有纳米碳管的复合式环氧树脂黏着剂及利用微波加热使其加速固化的使用方法。
背景技术：
近年来，由于轻量化的需求，高分子基的纤维强化复合材料因具有质轻且质地坚固的特性，已经广泛运用到工业构件上。纤维强化复合材料在使用中可能会出现损伤，损伤主要有基材裂缝、纤维断裂、基材和纤维之间剥离所产生的脱键现象、以及复合材料迭层板中的脱层现象，在材料出现损伤后，如何修补以恢复材料承受负载的能力，及延长材料的使用寿命，是一项重要的课题。一般对于纤维强化复合材料基材裂缝、脱键、以及脱层的破坏会以钻孔灌胶的方式进行修补，但是一旦复合材料的纤维受损，纤维断裂所损失的强度就必须要以覆盖修补片的方式来进行补强。补片修补的方式通常有机械式修补和胶合式修补。其中机械式修补的概念是由传统修补金属构件而来，但是机械式修补应用在纤维复合材料上会出现许多问题，由于机械式修补是采用铆钉接合的方式，这种修补方式必须要对修补构件进行钻孔，这会在钻孔的孔洞周围产生应力集中的现象，同时会在钻孔处产生脱层损伤，又由于接合构件通常为金属材料，因此不同的热膨胀系数会产生热残留应力，同时还会有金属腐蚀的问题存在，且使用机械式修补也容易产生进水、增加额外重量，费时及费力的缺失。胶合式修补一般采用环氧树脂结构胶，通常必须要加热帮助固化而达到较佳的性质，传统的加热方式是使用加热板或加热毯的方式进行加热，但是这样的加热方式热量需由热源经过材料表面传导至材料内部，不易均勻加热，且热量容易消散到环境中，因此既费时又没有能源效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米碳管复合式环氧树脂黏着剂，从而解决现有技术的缺陷。本发明是通过以下技术方案来实现的一种纳米碳管复合式环氧树脂黏着剂，包括纳米碳管(CNT)，占0. 3-5%的重量百分比；及已添加硬化剂的环氧树脂，占95-99. 7%的重量百分比；所述重量百分比以该复合式环氧树脂黏着剂的总重量为基础计。本发明的另一目的在于提供一种纳米碳管复合式环氧树脂黏着剂的使用方法，包括下列步骤涂抹将含有以复合式环氧树脂黏着剂的总重量为基础计0. 3-5%重量百分比的纳米碳管的复合式环氧树脂黏着剂涂抹于二物体待黏着面之间；以及加热于涂抹该复合式环氧树脂黏着剂处进行微波加热以交联固化。
其中，该微波加热的加热时间为10-20分钟。该复合式环氧树脂是已添加硬化剂的高温固化型环氧树脂。本发明的纳米碳管复合式环氧树脂黏着剂，在预先制备后可在室温下储存，使用时不需进行预热，仅需将均勻混合状态的复合式环氧树脂黏着剂涂抹于待黏着处，再通过微波加热10-20分钟的短时间使其完成固化接着，本发明的纳米碳管复合式环氧树脂黏着剂可达到超越单纯环氧树脂的强化固化性质和降低固化时间的双重目的。
图IA为进行170°C等温微波加热对于CNT不同添加比例的复合式环氧树脂黏着剂的硬度分析图；图IB为进行170°C等温传统加热对于CNT不同添加比例的复合式环氧树脂黏着剂的硬度分析图；图2为对于玻璃纤维基板使用不同添加比例CNT的复合式环氧树脂黏着剂、搭配不同加热方式的接着强度变化图；图3为对于玻璃纤维基板使用不同添加比例CNT的复合式环氧树脂黏着剂、搭配不同加热方式进行修补后的弯曲强度变化图；图4为对于含有2mm裂缝的玻璃纤维基板使用3%重量百分比CNT的复合式环氧树脂黏着剂及不同长度的补片进行修补后的弯曲强度变化图。附图标记说明I-CNT添加比例为总重的0%重量百分比；2-CNT添加比例为总重的0. 5%重量百分比；3-CNT添加比例为总重的1. 0%重量百分比；4-CNT添加比例为总重的2. 0%重量百分比；5-CNT添加比例为总重的3. 0%重量百分比；6-传统加热法；7-微波加热法；8-原始纤维复合材料的弯曲强度；9-含有2mm裂缝的纤维复合材料的弯曲强度； 10"原始纤维复合材料的弯曲强度；11-含有2mm裂缝的纤维复合材料的弯曲强度；12-修补过后复合材料的残留弯曲强度；13-不同长度补片修补过后复合材料的弯曲强度。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步说明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的保护范围。由于纳米碳管具有优异的微波吸收特性和机械特性，因此可以通过纳米碳管将所吸收的微波能量转换成为热能，使得环氧树脂可以受到均勻且整体性的加热，由此达到快速接着以及修补复合材料的效果，同时也可以达到强化黏着剂强度和提高黏着剂接着性质的效果。本发明实施例中所述的重量百分比均为以复合式环氧树脂黏着剂的总重量为基础计。本发明所述的高温热固型环氧树脂是指工业中广泛使用的需要加温到130°C以上才会进行交联、固化反应的环氧树脂。本发明所述的硬化剂可以是本领域的常规硬化剂。本发明的纳米碳管复合式环氧树脂黏着剂，包括有纳米碳管，占0. 3-5%的重量百分比；及
已添加硬化剂的高温固化型环氧树脂，占95-99. 7%的重量百分比；所述重量百分比按复合式环氧树脂黏着剂的总重量为基础计。本发明纳米碳管复合式环氧树脂黏着剂的使用方法，包括有下列步骤涂抹将一含有按复合式环氧树脂黏着剂总重量为基础计0. 3-5%重量百分比的纳米碳管的复合式环氧树脂黏着剂涂抹于待黏着物二待黏着面之间；加热于涂抹该复合式环氧树脂黏着剂处进行微波加热以交联固化。且该微波加热的加热时间为10-20分钟。实施例1纳米碳管复合式环氧树脂黏着剂的制备及其特性将占总重0. 3-5%重量百分比的纳米碳管(carbon nanotube,以下简称CNT)力口到已添加硬化剂的高温固化型环氧树脂中进行搅拌以形成一混合原料，再将此混合原料放在三轴滚轮机上以剪应力来分散纳米碳管，以得到均勻分散的复合式环氧树脂黏着剂。实验例1(一 )拉伸试验研究结果如表1所示。从表1可以看出，经由传统加热方式固化后，相对于没有添加CNT的环氧树脂黏着剂来说，本发明的复合式环氧树脂黏着剂其拉伸强度可以提高约 4. 6%，而杨氏模数可以提高约6. 2 %，可见纳米碳管复合式环氧树脂黏着剂具有较为良好的拉伸特性。表1、本发明纳米碳管复合式环氧树脂黏着剂的拉伸特性
权利要求
1.一种纳米碳管复合式环氧树脂黏着剂，其特征在于，包括有 纳米碳管，占0. 3-5%的重量百分比；及已添加硬化剂的环氧树脂，占95-99. 7%的重量百分比；所述重量百分比以该复合式环氧树脂黏着剂的总重量为基础计。
2.—种纳米碳管复合式环氧树脂黏着剂的使用方法，其特征在于，包括有下列步骤 涂料将一含有以该复合式环氧树脂黏着剂的总重量为基础计0. 3-5%重量百分比的纳米碳管的复合式环氧树脂黏着剂涂抹于二物体待黏着面之间；加热于涂抹该复合式环氧树脂黏着剂处进行微波加热以交联固化。
3.根据权利要求2所述的使用方法，其特征在于，该微波加热的加热时间为10-20分钟。
4.根据权利要求2所述的使用方法，其特征在于，该复合式环氧树脂是一已添加硬化剂的高温固化型环氧树脂。
全文摘要
本发明涉及一种添加有纳米碳管的复合式环氧树脂黏着剂，该复合式环氧树脂黏着剂可预先制备后于室温储存，在其使用时并不需要进行预热步骤，仅需将均匀混合有纳米碳管和环氧树脂的复合式环氧树脂黏着剂涂抹于待黏着处，并通过微波加热来完成固化接着，便可达到超越单纯环氧树脂的强化固化性质和减少固化时间的双重目的。
文档编号B05D3/14GK102533190SQ20101059196
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者张士钦, 张存续, 邱子桓, 陈宗汉 申请人:张士钦