絕緣拉桿用膠粘劑國產化及粘接工藝研究

張佩 董保瑩 朱冬楠 關國慶

摘 要：本文將國產膠粘劑分成GE、GT以及GS三個種類，對其黏度、玻璃化溫度、搭接剪切強度、剝離強度以及冷熱循環后搭接剪切強度等性能進行測試，將測試結果與進口WF膠粘劑進行對比，選擇最適合絕緣拉桿用的國產化膠粘劑。另外，以搭接剪切強度為試驗指標，通過正交試驗對國產膠粘劑粘接工藝進行優化。最終可得GE膠粘劑剪切強度可達27.09MPa，能夠替代進口WF膠粘劑作絕緣拉桿用的國產化膠粘劑。

關鍵詞：膠粘劑;絕緣拉桿;粘接工藝

中圖分類號：TM561.3文獻標識碼：A文章編號：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中傳輸操作機構驅動動觸頭運動的核心絕緣部件。在產品運行中，絕緣拉桿一般要承受200次以上的開、斷疲勞操作試驗[1]。絕緣拉桿與配套金具粘接緊固質量的好壞，直接決定了高壓電器產品是否能夠正常運行。

目前，絕緣拉桿粘接常用的膠粘劑為進口膠粘劑。該膠粘劑存在價格高、進貨周期長以及技術工藝溝通困難等問題。為了提高絕緣拉桿產品粘接性能，本文從優化絕緣拉桿粘接工藝入手，開發國產膠粘劑，確定其最佳工藝參數，旨在替代進口膠粘劑。

1 國產膠粘劑選擇

1.1 膠粘劑制備

本文研究試驗過程中，將GE、GT、GS和WF四種膠粘劑作為研究對象，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 儀器及設備

本文試驗過程中，用到的主要設備有DV2T型數字旋轉黏度計、Q20型差示量熱分析儀（DSC）、CMT5105型電子拉力試驗機以及GDS-010型高低溫交變試驗箱。

1.3 試樣制備

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

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

1.4 結果與討論

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）測試結果如表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 搭接剪切強度。四種膠粘劑搭接剪切強度分布情況如圖1所示。由圖1可知，GE、WF及GS膠粘劑剪切強度均大于17MPa，滿足使用要求。

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

1.5 小結

綜合各項性能指標可知，GE膠粘劑各項性能與進口WF膠粘劑類似，可作為其替代品。

2 粘接工藝優化

2.1 正交試驗

對GE膠粘劑粘接工藝進行優化，以剪切強度作為試驗指標，按照盡量少選取因素與水平一般原則，按照初固化時間、后固化時間以及固化溫度三個試驗因素進行測試，三個試驗因素分別用A、B、C表示。每個因素選擇三個水平，其中A為（4、5、6h），B為（4、6、8h），C為（40、60、80℃）。本試驗忽略各因素間的交互作用，并對得到試樣進行剪切強度測試，所得五個樣品試驗值取平均值，結果如表2所示。

2.2 結果分析

對試驗結果進行方差分析，其中給定顯著性水平α取值為0.05，當FA≥Fα時，認為因素A對試驗結果有顯著性影響;否則認為沒有顯著影響[3]。方差分析結果如表3所示，其中因素C，即固化溫度對搭接剪切強度影響是為顯著，所以可不考慮A和B優選水平，側重于節省固化時間，降低成本。最終選擇A1B1C3為最優組合，即初固化時間為4h，后固化時間為4h，固化溫度為80℃為GE膠粘劑粘接的最優工藝參數。

根據優化工藝參數進行試驗，得到搭接剪切強度分別為27.53、26.85、26.97、27.31MPa和26.77MPa，平均值為27.09MPa，滿足工藝要求。

3 結論

本文對膠粘劑性能進行分析和試驗測試，發現GE膠粘劑各項性能最優，可替代進口WF膠粘劑進行使用。同時，通過正交試驗得到GE膠粘劑最優粘接工藝參數，其中初固化時間為4h，后固化時間為4h，固化溫度為80℃。目前，GE膠粘劑已經被運用到國產絕緣拉桿產品生產當中，從生產效果得知，GE膠粘劑提高了絕緣拉桿機械強度，縮短了固化時間，實現了膠粘劑國產化，降低了生產成本。

參考文獻：

[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.應用統計方法[M].北京：北京大學出版社，2010.