16种不同类型的脱模剂/CFRP中离心附着力检测方案(光学测量仪)

◎ 2020 LUM GmbH， Subject to change. STEPTM技术在分散体分析及物料测试中的应用 CAT技术：粘结强度测试的新标准 粘着力和粘结强度|涂层和表面属性 基材 由于旋转而产生的离心力作用于试样。仪器可自动检测测试基座的分离(在分离的瞬间)。 位置编码的IR信号和电流的转速由仪器记录下来。SEPView可由此计算出断裂负载和拉伸强度。 简单快速的预处理过程 可在同等条件下检测8个样品 无需夹具-放入仪器即可开始 宽广的检测范围 (0.1 N up to 6.5 kN) 测试样品的粘结强度和剪切强度 CAT技术 LUMiFrac@是一种创新的粘结强度分析仪，采用离心力来检测带温度控制的粘结强度以及剪切强度，并以绝对的物理量(N/mm²)数值作为测试结果。 放置试样及其简单，而且不需要固定样品或也没有其他特殊注意事项。独特的测样方法，能同时测试8个样品，并达到一个无与伦比的精度，同时减少了85%的测量时间。 LUMiFrac@通过对测试样品逐渐增加离心力来实现测试。测试结果取决于分离瞬间的转速(采用CATT=离心式粘附力检测技术)。 测试过程的所有数据都被传输传分析软件SEPView，它将实时自动计算并显示分离瞬间的临界力/强度。 应用领域包括：漆、涂层、航空业、木制品、汽车制造业以及胶粘剂的复合材料、塑料、电子、密封的包装箱或金赎薄膜和光学涂层，如眼镜，镜面等。 运行于 SEPViewR 客户端-服务器：同步的多用户访问，便于更好的协作， 安全的多设备访问 拥有现代化网页界面的SEPView浏览器： -使用简单 -独立设备：可用于台式电脑、笔记本、平板电脑、智能手机 完整的SOP模式(创建、捕获、数据分析、报告、数据转换) 保存分离时的图谱以及分析数据 全面安全的数据库和完整的审计日志 应用 质量控制的标准化短时间测量，对粘结面的拉伸强度和剪切强度进行测试：-氰丙烯酸酯、环氧树脂胶粘剂、聚氨酯、胶带、密封胶.. 测定涂层的粘结强度： -防腐涂层，装饰性涂层，金属化聚合物，光学涂层...... 复合材料：-多种材料化合物，相互连接，轻质结构.m..... 表面处理剂 长期的疲劳测试：-不同温度下的交变载荷 技术参数 负荷力范围拉伸强度测试时间 0.1 N-6.5 kN 高达80 MPa 1分钟到99小时，取决于实验任务和目的 符合标准 ISO 4624； DIN EN 13144； JIS K 5600-5-7； DIN EN 15870； DIN EN 14869-2 样品 同时测8个样品 样品尺寸 最大30mm x 30mmx>1mm 黏着面积 直径7 mm，10mm，自定义 测试基座材料 金属或非金属 测试基座重量 4.1 g-38.7 g (W/Cu 可达约 58 g) 外形尺寸(宽x高x深) 38x29.6x64 cm3 重量 56 kg，台式机 转子速度 100-13，000 rpm 温度控制 -11°℃ 到+40°C 数据接口 USB 电源 100 V， 120 V， 230 V；50/60 Hz 功率 最大1050 W 罗姆(江苏)仪器有限公司 电话： 官网： +86 51268254182E-Mail： info@lumchina.cnwww.lumchina.cnlumifrac.lumchina.cnwww.dispersion-letters.com LUMiFrac官网 官方微信 由于相比传统的结构连接方法(如铆接)有很多优势，粘接剂连接越来越多地应用于许多行业，。尤其适在纤维增强复合材料行业，因为铆钉会打断纤维，从而削弱了层合板的力学性能。在航空结构中，粘接可以应用于金属-金属接头、复合材料-复合材料接头和复合材料-金属接头，以及部件的装配和修补。粘接接头的质量取决于胶粘剂、制造工艺、环境和载荷工况，以及被粘接基材的表面。CFRP（碳纤维增强塑料）组件用粘合剂粘合的表面通常是纹理表面，这是由于在生产过程中使用过程中使用脱模布或机械预处理，如砂光或铣削。脱模布用于纤维增强塑料的制造,有两个目的:在运输和储存过程中保护零件表面以及在随后的工作步骤中（如胶粘剂粘接），产生具有所需表面特性的可粘接表面。然而脱模布的使用并不简单。脱模布不仅很难去除，而且由脱模布产生的表面在粗糙度和元素组成方面发生了改变。本文研究了氟基脱模剂对碳纤维增强复合材料粘接性能的影响。在筛选范围内，研究了14种氟基脱模剂——ETFE脱模薄膜、PTFE涂层玻璃织物以及PTFE纤维织物。初步研究表明ETFE薄膜在粘附方面具有优势。研究内容包括:用剥离试验测定脱模剂的撕裂强度;测定了大气压等离子体预处理前后的元素组成(XPS)和表面特征(SEM)，通过离心黏附试验表征了拓扑结构变化对和黏附强度的影响。离心附着力试验常用的方法是通过拉力给出粘着强度的标准化拉力试验。标准化的常规附着力试验有许多缺点。由于样品不对中，它们会产生剪切应力、需要在两侧夹持，而且作为单样品测试，测试非常很耗时。近年来，人们提出了一种利用离心力测试粘接接头粘接强度的新方法。对于粘着强度的测定，离心机试验是一种多试样、单次快速试验的方法。在复合材料领域，它最近被用来研究与生产和修复过程相关的粘结前污染情景对复合金属接头的粘附强度的影响。材料及样品制备脱模剂：共选择16种不同类型的脱模剂进行研究。表1  所测脱模剂一览CFRP（碳纤维增强复合材料） 样品：CFRP面板由8552/IM7 (12K) UD预浸料制成。图1 CFRP面板布局(宽210mm，高150mm)。1:抗剥离性;2、4:共聚焦激光扫描显微镜;3-1、3-2:离心附着力试验;5:扫描电镜和光电子能谱学 对于离心黏附试验的样品，为了减少试验过程中的弯曲，需要5 mm的厚度，这些样品采用了额外的3 mm厚度的CFRP板进行加固。采用薄膜胶粘剂Henkel Hysol 9695.050 PSF NW将增强板与试样结合，并采用常压等离子体进行表面预处理。 离心附着力试验样品离心附着力试验中使用的样品有着stamp-to-plate的结构(图2)。粘接在碳纤维增强塑料(CFRP)粘结面上的模块化测试基座由铝质粘附体紧固在由铜制成的质量体上组成(图2)。测试基座在粘接面上的直径为10 mm，并在磷酸-硫酸中进行阳极氧化。在阳极氧化之前，所有样品都经过去脂和蚀刻。为了粘接样品，使用了两种双组分粘合剂Henkel Hysol EA 9395和Henkel Hysol EA 9396的混合物。样品在室温下固化60分钟，66℃下固化60分钟(升温速率为2 K/min)，然后冷却至室温，升温速率为2 K/min。图2 离心试验中使用的试样等离子表面预处理 等离子体预处理采用Plasmatreat生产的大气等离子体装置，带有RD1004等离子体喷嘴、FG5002S发生器和HTR12变压器。发电机电压为280v，使用的气体是58mba的空气。喷嘴间距为6 mm，进给量为3 m/min，线间距为6 mm。离心附着力试验离心粘附试验(CAT)依赖于物体的惯性物理定律。由旋转产生一个连续增加的径向离心力作用于样品。负载的增加通过转速的变化来调节。粘接接头的CAT原理如图3所示图3 用于测定粘附强度的离心粘附试验(CAT)测量原理、黑色:CFRP被粘物，绿松石色:粘接剂，红色:铜块体，灰色:粘附体，透明:导向套筒失效模式在确定粘接强度后，采用高分辨率显微镜图像对CFRP粘接破坏表面和测试基座进行分析，以表征其破坏模式。观察到的主要失效模式如图4所示。粘接剂失效(ADH)发生在粘接剂/粘附端界面，内聚失效(CO)发生在粘接剂内部，纤维撕裂破坏(FT)发生在CFRP基体内部，在断裂表面显示出纤维，而轻纤维撕裂破坏(LFT)发生在粘结体内部，在界面附近，基体表面有薄层，很少或没有转移纤维。图4 失效模式附着强度结果所研究的脱模剂确定的平均抗拉强度和相应的标准差如图5所示。未进行等离子体预处理的样品平均抗拉强度从大约6 MPa至约33mpa。对于几乎所有的脱模剂，可以观察到层压和胶粘剂之间的粘附失效(ADH)[如图6(左)所示]。只有Sefar 1100-K 020 Peel Ply(样品03-03)的断口分别表现为近内聚失效(CO)和轻纤维撕裂(LFT)。对于未经预处理的样品来说，这也是具有最高粘附强度的脱模剂。图5对于所有预处理试样，在离心粘接试验中发现断裂以轻纤维撕裂(LFT)为特征。图6(右)显示了典型的断裂模式。平均抗拉强度在26 ~ 41 MPa之间，因此明显高于未处理样品的值。对于几乎所有的预处理样品，平均抗拉强度是非常相似的。然而，对于这些试样，主要的破坏模式是第一层压层的破坏。因此，实际评估的是层压板的强度。对于剥离层Setex PTFE，测量了最高的整体抗拉强度。对于所有所研究的脱模剂，通过等离子体预处理可以提高抗拉强度。一些样品的平均抗拉强度有很高的标准偏差(约15-20%)。特别是未经预处理的样品。较高标准偏差可以归因于污染的不均匀性。图6结论l   研究表明，多种氟基脱模剂的使用与脱模后的后续等离子体预处理相结合，不会对CFRP构件的粘结性能产生不利影响。l   此外，结果表明，原始表面的粗糙度对粘接强度有相当大的影响，因此不可忽视。l   在这项工作的背景下，没有发现层压板表面被氟残留污染与粘接强度之间的相关性。采用常压等离子体预处理可显著降低(对某些样品)表面的氟残留，但选择的等离子体参数不能完全去除污染。需要进一步的研究