復(fù)合材料作為有效減輕飛機(jī)質(zhì)量和大幅度改善飛行品質(zhì)的一種新型材料，其耐久性已成為衡量飛機(jī)結(jié)構(gòu)先進(jìn)性的重要指標(biāo)之一。然而，復(fù)合材料在使用過程中，其內(nèi)部分層、損傷等修補(bǔ)問題，也日益引起人們的重視。對局部損傷不嚴(yán)重處的最經(jīng)濟(jì)、最快速和最有效的修補(bǔ)方案就是對受損部位進(jìn)行粘接修補(bǔ)，以完全或部分恢復(fù)構(gòu)件的承載能力和使用功能。飛機(jī)應(yīng)急修補(bǔ)方案應(yīng)盡可能簡捷、方便，故對修補(bǔ)用膠粘劑的要求是能在高溫后期固化處理的前提下，具有較高的力學(xué)性能和優(yōu)異的施工性能[1-2]。

       環(huán)氧樹脂（EP）膠粘劑具有優(yōu)異的粘接性能、耐濕熱性能和化學(xué)穩(wěn)定性能等特點(diǎn)，并且其收縮率較低、工藝性能良好，因而已成為復(fù)合材料修補(bǔ)用膠粘劑的首選產(chǎn)品。為此，本研究研制的復(fù)合材料修補(bǔ)用膠粘劑是一種高溫固化的即配即用型雙組分EP膠粘劑，其基本性能滿足設(shè)計(jì)要求，而且制備工藝簡便，適用于現(xiàn)場快速修補(bǔ)。其特點(diǎn)如下：①可中溫（100℃）和高溫（170℃）固化，能滿足不同的固化條件；②凝膠時(shí)間較長，以保證有充足的時(shí)間進(jìn)行施工操作；③流動(dòng)性控制性較好，可防止流掛造成的涂敷不均勻現(xiàn)象；④可搓團(tuán)，即基本不黏手，便于涂敷操作。

1·試驗(yàn)部分 
       1.1試驗(yàn)原料

酚醛環(huán)氧樹脂（F-51），工業(yè)級，無錫樹脂廠；三乙烯四胺（TTA）、高嶺土，分析純，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司；氨乙基哌嗪（AEP），分析純，安耐吉化學(xué)公司；低分子聚酰胺（PA651），工業(yè)級，江西宜春遠(yuǎn)大化工有限公司；氣相白炭黑（A-380），工業(yè)級，沈陽化工股份有限公司；MIL-S-3136Ⅲ型測試流體、MIL-H-5606液壓油、BMS3-11液壓油、NaOH、碳酸鈉、濃硝酸，工業(yè)級，市售。

MDSC2910型差示掃描量熱儀，美國TA公司；Sunshine88A型凝膠測試儀，上海易慧機(jī)電科技有限公司；流動(dòng)性測試夾具，自制；SG-65型三輥研磨機(jī)，秦皇島長寶機(jī)械廠；CMT5105型電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)，深圳新三思材料檢測有限公司。

 1.3試驗(yàn)制備

 1.3.1EP膠粘劑的制備

 分別在F-51和固化劑中加入填料，經(jīng)初步混合、三輥研磨機(jī)強(qiáng)力剪切混合均勻后，分別得到A組分（F-51/填料）和B組分（固化劑/填料）；使用時(shí)，按一定比例將A組分和B組分混合均勻即可。

 1.3.2澆鑄體的制備

 將混合均勻的膠粘劑注入自制模具中，按預(yù)定的固化條件進(jìn)行固化，自然冷卻后脫模即可。

 1.3.3測試用樣品的制備

      （1）鋁片化學(xué)氧化處理：先用混合堿液（30g/LNaOH和30g/L碳酸鈉）處理（60℃浸泡1min），水洗2min；然后在酸液（6mol/L濃硝酸）中脫氧處理（25℃浸泡5min），水洗2min，晾干即可。 
      （2）膠接件的制備：將混合均勻的膠泥均勻涂刮在鋁片表面，加壓單搭接，按預(yù)定固化條件進(jìn)行固化。

 1.4測試與表征

（1）熱性能：采用差示掃描量熱（DSC）法進(jìn)行表征（N2氣氛，取樣量為10mg左右，升溫速率為5、10、15K/min）。

       （2）流動(dòng)性：沿流動(dòng)槽將混合均勻的膠泥注入水平放置的自制夾具表面，然后立即垂直放置夾具（推出柱塞），25℃或52℃時(shí)靜置30min后，記錄膠泥從流動(dòng)槽口流出的距離。

      （3）凝膠時(shí)間和固化度：分別按照ANSI/ASTMD3056—2005、GB/T2576—2005標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定。

     （4）剪切強(qiáng)度和壓縮性能：分別按照ASTMD1002—2010、ASTMD695—2010標(biāo)準(zhǔn)，采用萬能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測定。
     （5）耐介質(zhì)浸泡性能：將澆鑄體裁切成5g左右，分別在不同液體介質(zhì)中室溫浸泡1d，取出，擦凈表面液體并稱重，以浸泡前后試樣質(zhì)量增量作為衡量指標(biāo)。

  2·結(jié)果與討論

  2.1EP膠粘劑中固化劑的選擇

  固化劑對膠粘劑的流動(dòng)性和凝膠時(shí)間影響較大。在其他條件保持不變的前提下[如m（F-51）∶m（高嶺土）=100∶150等]，通過改變固化劑類型來考察EP膠粘劑的流動(dòng)性、凝膠時(shí)間等變化情況，結(jié)果如表1所示。由表1可知：對不含固化劑體系而言，其常溫流動(dòng)性在指標(biāo)值允許范圍以內(nèi)，說明其流動(dòng)性控制性相對較好，但溫度越高，其流動(dòng)性控制性越差。對含TTA或AEP體系而言，常溫時(shí)兩者因受自身重力影響而流動(dòng)性控制性較差，溫度越高兩者流動(dòng)性控制性越好；另外，兩者凝膠時(shí)間相對較短，并且均在15min左右開始出現(xiàn)表面固化跡象，故其流動(dòng)性有望控制在指標(biāo)值允許范圍以內(nèi)。對含PA651體系而言，其流動(dòng)性完全喪失，并且溫度變化對其流動(dòng)性影響不大。
 

這是由于TTA或AEP固化劑的氨基上氫的活性較高，故固化劑與樹脂的反應(yīng)速率較快，表現(xiàn)為體系放熱量較多、凝膠時(shí)間相對較短；PA651與樹脂的反應(yīng)較緩和且穩(wěn)定性較好（酰胺基與體系形成了大量氫鍵，分子間作用力較強(qiáng)），故體系凝膠時(shí)間相對較長。綜合考慮，選擇PA651作為固化劑時(shí)較適宜，此時(shí)可得到穩(wěn)定性較好、凝膠時(shí)間較長的膠粘劑體系。

 2.2EP膠粘劑體系的固化反應(yīng)研究

 在其他條件[如m（F-51）∶m（PA651）=100∶55等]保持不變的前提下，不同升溫速率時(shí)F-51/PA651固化體系的DSC曲線特征溫度如表2所示。由表2可知：F-51/PA651體系的固化溫度因升溫速率不同而異，而F-51/PA651實(shí)際固化通常是在恒溫條件下進(jìn)行的，故采用外推法可消除上述差異。以不同升溫速率時(shí)的特征溫度對升溫速率進(jìn)行線性回歸，然后將線性回歸的擬合直線外推至升溫速率為0時(shí)，相應(yīng)的Ti、Tp、Tf分別為23.9、92.4、167.2℃，并分別作為F-51/PA651體系的起始固化溫度、固化溫度及后處理溫度。

由表2可知：該固化體系反應(yīng)活性較高，可在室溫條件下進(jìn)行固化反應(yīng)。由于DSC的分析結(jié)果可作為膠粘劑實(shí)際使用的有效參考依據(jù)，并且試驗(yàn)證明采用不低于100℃的后處理溫度能明顯提高該EP膠粘劑的綜合性能，故本研究選擇F-51/PA651體系的后處理溫度為170℃。