張佩 董?，? 朱冬楠 關(guān)國(guó)慶

摘 要：本文將國(guó)產(chǎn)膠粘劑分成GE、GT以及GS三個(gè)種類，對(duì)其黏度、玻璃化溫度、搭接剪切強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度以及冷熱循環(huán)后搭接剪切強(qiáng)度等性能進(jìn)行測(cè)試，將測(cè)試結(jié)果與進(jìn)口WF膠粘劑進(jìn)行對(duì)比，選擇最適合絕緣拉桿用的國(guó)產(chǎn)化膠粘劑。另外，以搭接剪切強(qiáng)度為試驗(yàn)指標(biāo)，通過正交試驗(yàn)對(duì)國(guó)產(chǎn)膠粘劑粘接工藝進(jìn)行優(yōu)化。最終可得GE膠粘劑剪切強(qiáng)度可達(dá)27.09MPa，能夠替代進(jìn)口WF膠粘劑作絕緣拉桿用的國(guó)產(chǎn)化膠粘劑。

關(guān)鍵詞：膠粘劑;絕緣拉桿;粘接工藝

中圖分類號(hào)：TM561.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2019）11-0030-02

Abstract： In this paper， the domestic adhesives were divided into three types： GE， GT and GS. The viscosity， glass transition temperature， lap shear strength， peel strength and lap shear strength after hot and cold cycles were tested . The results were compared with imported WF adhesives to select the most suitable localized adhesive for insulating rods. In addition， the lap shear strength was used as the test index， and the domestic adhesive bonding process was optimized by orthogonal test. Finally， the GE adhesive could achieve a shear strength of 27.09 MPa， which can replace the imported WF adhesive as a localized adhesive for insulating rods.

Keywords： adhesive;insulated tie rod;bonding process

絕緣拉桿是高壓開關(guān)中傳輸操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)的核心絕緣部件。在產(chǎn)品運(yùn)行中，絕緣拉桿一般要承受200次以上的開、斷疲勞操作試驗(yàn)[1]。絕緣拉桿與配套金具粘接緊固質(zhì)量的好壞，直接決定了高壓電器產(chǎn)品是否能夠正常運(yùn)行。

目前，絕緣拉桿粘接常用的膠粘劑為進(jìn)口膠粘劑。該膠粘劑存在價(jià)格高、進(jìn)貨周期長(zhǎng)以及技術(shù)工藝溝通困難等問題。為了提高絕緣拉桿產(chǎn)品粘接性能，本文從優(yōu)化絕緣拉桿粘接工藝入手，開發(fā)國(guó)產(chǎn)膠粘劑，確定其最佳工藝參數(shù)，旨在替代進(jìn)口膠粘劑。

1 國(guó)產(chǎn)膠粘劑選擇

1.1 膠粘劑制備

本文研究試驗(yàn)過程中，將GE、GT、GS和WF四種膠粘劑作為研究對(duì)象，其中GE和WF固化劑配比為2∶1;GT和GS固化劑配比為1∶1。

1.2 儀器及設(shè)備

本文試驗(yàn)過程中，用到的主要設(shè)備有DV2T型數(shù)字旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)、Q20型差示量熱分析儀（DSC）、CMT5105型電子拉力試驗(yàn)機(jī)以及GDS-010型高低溫交變?cè)囼?yàn)箱。

1.3 試樣制備

①搭接剪切強(qiáng)度試樣，按照100mm×25mm×2mm尺寸制作不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)樣片，經(jīng)打磨清洗后，使用四種膠粘劑搭接長(zhǎng)度為（12.5±0.5）mm的搭接剪切強(qiáng)度試樣，每種試樣各制備5組。

②剝離強(qiáng)度試樣，制作尺寸為100mm×25mm×2mm的不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)樣片和尺寸為250mm×30mm×3mm的海綿橡膠板標(biāo)準(zhǔn)樣片，經(jīng)打磨清洗后，使用四種膠粘劑搭接長(zhǎng)度為（75±1）mm的剝離強(qiáng)度試樣，每種試樣各制備5組[2]。

1.4 結(jié)果與討論

1.4.1 黏度及玻璃化溫度。四種膠粘劑的黏度及玻璃化溫度（Tg）測(cè)試結(jié)果如表1所示。四種膠粘劑都滿足Tg≥65℃的使用條件。其中GT膠粘劑為非觸變體，不符合使用要求。

1.4.2 搭接剪切強(qiáng)度。四種膠粘劑搭接剪切強(qiáng)度分布情況如圖1所示。由圖1可知，GE、WF及GS膠粘劑剪切強(qiáng)度均大于17MPa，滿足使用要求。

1.4.3 剝離強(qiáng)度。四種膠粘劑剝離強(qiáng)度分布情況如圖2所示。從圖2可知，GE、WF膠粘劑剝離強(qiáng)度均大于4.5MPa，滿足使用要求。

1.5 小結(jié)

綜合各項(xiàng)性能指標(biāo)可知，GE膠粘劑各項(xiàng)性能與進(jìn)口WF膠粘劑類似，可作為其替代品。

2 粘接工藝優(yōu)化

2.1 正交試驗(yàn)

對(duì)GE膠粘劑粘接工藝進(jìn)行優(yōu)化，以剪切強(qiáng)度作為試驗(yàn)指標(biāo)，按照盡量少選取因素與水平一般原則，按照初固化時(shí)間、后固化時(shí)間以及固化溫度三個(gè)試驗(yàn)因素進(jìn)行測(cè)試，三個(gè)試驗(yàn)因素分別用A、B、C表示。每個(gè)因素選擇三個(gè)水平，其中A為（4、5、6h），B為（4、6、8h），C為（40、60、80℃）。本試驗(yàn)忽略各因素間的交互作用，并對(duì)得到試樣進(jìn)行剪切強(qiáng)度測(cè)試，所得五個(gè)樣品試驗(yàn)值取平均值，結(jié)果如表2所示。

2.2 結(jié)果分析

對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析，其中給定顯著性水平α取值為0.05，當(dāng)FA≥Fα?xí)r，認(rèn)為因素A對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有顯著性影響;否則認(rèn)為沒有顯著影響[3]。方差分析結(jié)果如表3所示，其中因素C，即固化溫度對(duì)搭接剪切強(qiáng)度影響是為顯著，所以可不考慮A和B優(yōu)選水平，側(cè)重于節(jié)省固化時(shí)間，降低成本。最終選擇A1B1C3為最優(yōu)組合，即初固化時(shí)間為4h，后固化時(shí)間為4h，固化溫度為80℃為GE膠粘劑粘接的最優(yōu)工藝參數(shù)。

根據(jù)優(yōu)化工藝參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，得到搭接剪切強(qiáng)度分別為27.53、26.85、26.97、27.31MPa和26.77MPa，平均值為27.09MPa，滿足工藝要求。

3 結(jié)論

本文對(duì)膠粘劑性能進(jìn)行分析和試驗(yàn)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)GE膠粘劑各項(xiàng)性能最優(yōu)，可替代進(jìn)口WF膠粘劑進(jìn)行使用。同時(shí)，通過正交試驗(yàn)得到GE膠粘劑最優(yōu)粘接工藝參數(shù)，其中初固化時(shí)間為4h，后固化時(shí)間為4h，固化溫度為80℃。目前，GE膠粘劑已經(jīng)被運(yùn)用到國(guó)產(chǎn)絕緣拉桿產(chǎn)品生產(chǎn)當(dāng)中，從生產(chǎn)效果得知，GE膠粘劑提高了絕緣拉桿機(jī)械強(qiáng)度，縮短了固化時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了膠粘劑國(guó)產(chǎn)化，降低了生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫登瀛.高壓絕緣操作桿的粘接[J].粘接，1985（4）：43-44.

[2]李娟.瓷套粘接用膠粘劑配方及固化工藝研究[J].電瓷避雷器，2011（1）：7-11.

[3]梁飛豹.應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法[M].北京：北京大學(xué)出版社，2010.