两种碳纤维板胶水粘接碳纤维复合材料的单搭接性能测试

一、前言

 

1、碳纤维复合材料具有如下特点：密度小（同等体积下，碳纤维复合材料的质量约为钢材的20％、铝合金的60％）；强度高和模量大，其拉伸强度和拉伸模量约为金属铝的数倍；抗蠕变性能好；具有减磨降振动性能；具有一定的导电性能及电磁屏蔽能力；具有化学惰性，能抵抗一般的酸碱及有机溶剂侵蚀。

 

2、碳纤维复合材料具有如下广泛的应用：据不完全统计，2019年碳纤维复合材料应用细分市场占比分别为风能 25％、航空航天20％、体育用品10％～12％、汽车业10％～12％、注塑塑料的复合5％～8％、压力容器5％～8％、建筑和基础设施5％～8％等。

 

3、材料的连接方式：当前碳纤维复合材料的连接方式主要有2种：胶接和螺栓连接。胶接具有如下特点：使用工艺灵活、连接后外观美观，重量轻、连接强度高等特点。

 

本文通过单搭接胶接方式对两种碳纤维胶水进行了粘接，并对其粘接性能进行了测试。

 

二、实验材料及仪器：

 

①纽维GP102环氧结构胶（碳纤维复合材料胶水）、②XPD-3088结构胶、③碳纤维复合材料板材、④材料测试机、⑤砂纸、⑥清洁剂

 

三、试验方法：

 

总长度L=230mm，工作部分长度100mm，依据GB/T 3354-1999对试样进行拉伸测试，加载速度为2mm/min。

 

四、连接方式：

 

实验样品采用单搭接方式进行粘接，搭接长度设计为三种，10mm、15mm、30mm三种。

 

五、测试数据及结论：

 

1、无接头的碳纤维复合材料板的测试数据

 

2、搭接样品实验数据

 

3、测试结论:

 

以上测试数据表明，无论是GP102还是XPD-3088，两种胶接样品，断裂力均随着搭接长度的增加而增加，即断裂力随着搭接面积的增加而增加，因此搭接面积是影响搭接强度的一个重要因素。10、15、30mm三种搭接长度试验均表明GP102的粘接强度要明显大于XPD-3088。从10、15、30mm三种搭接长度的断裂力的增长趋势来看，随着搭接长度的增加，断裂力增加的趋势放缓。