绝缘拉杆用胶粘剂国产化及粘接工艺研究

张佩 董保莹 朱冬楠 关国庆

摘 要：本文将国产胶粘剂分成GE、GT以及GS三个种类，对其黏度、玻璃化温度、搭接剪切强度、剥离强度以及冷热循环后搭接剪切强度等性能进行测试，将测试结果与进口WF胶粘剂进行对比，选择最适合绝缘拉杆用的国产化胶粘剂。另外，以搭接剪切强度为试验指标，通过正交试验对国产胶粘剂粘接工艺进行优化。最终可得GE胶粘剂剪切强度可达27.09MPa，能够替代进口WF胶粘剂作绝缘拉杆用的国产化胶粘剂。

关键词：胶粘剂;绝缘拉杆;粘接工艺

中图分类号：TM561.3文献标识码：A文章编号：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

絕缘拉杆是高压开关中传输操作机构驱动动触头运动的核心绝缘部件。在产品运行中，绝缘拉杆一般要承受200次以上的开、断疲劳操作试验[1]。绝缘拉杆与配套金具粘接紧固质量的好坏，直接决定了高压电器产品是否能够正常运行。

目前，绝缘拉杆粘接常用的胶粘剂为进口胶粘剂。该胶粘剂存在价格高、进货周期长以及技术工艺沟通困难等问题。为了提高绝缘拉杆产品粘接性能，本文从优化绝缘拉杆粘接工艺入手，开发国产胶粘剂，确定其最佳工艺参数，旨在替代进口胶粘剂。

1 国产胶粘剂选择

1.1 胶粘剂制备

本文研究试验过程中，将GE、GT、GS和WF四种胶粘剂作为研究对象，其中GE和WF固化剂配比为2∶1;GT和GS固化剂配比为1∶1。

1.2 仪器及设备

本文试验过程中，用到的主要设备有DV2T型数字旋转黏度计、Q20型差示量热分析仪（DSC）、CMT5105型电子拉力试验机以及GDS-010型高低温交变试验箱。

1.3 试样制备

①搭接剪切强度试样，按照100mm×25mm×2mm尺寸制作不锈钢标准样片，经打磨清洗后，使用四种胶粘剂搭接长度为（12.5±0.5）mm的搭接剪切强度试样，每种试样各制备5组。

②剥离强度试样，制作尺寸为100mm×25mm×2mm的不锈钢标准样片和尺寸为250mm×30mm×3mm的海绵橡胶板标准样片，经打磨清洗后，使用四种胶粘剂搭接长度为（75±1）mm的剥离强度试样，每种试样各制备5组[2]。

1.4 结果与讨论

1.4.1 黏度及玻璃化温度。四种胶粘剂的黏度及玻璃化温度（Tg）测试结果如表1所示。四种胶粘剂都满足Tg≥65℃的使用条件。其中GT胶粘剂为非触变体，不符合使用要求。

1.4.2 搭接剪切强度。四种胶粘剂搭接剪切强度分布情况如图1所示。由图1可知，GE、WF及GS胶粘剂剪切强度均大于17MPa，满足使用要求。

1.4.3 剥离强度。四种胶粘剂剥离强度分布情况如图2所示。从图2可知，GE、WF胶粘剂剥离强度均大于4.5MPa，满足使用要求。

1.5 小结

综合各项性能指标可知，GE胶粘剂各项性能与进口WF胶粘剂类似，可作为其替代品。

2 粘接工艺优化

2.1 正交试验

对GE胶粘剂粘接工艺进行优化，以剪切强度作为试验指标，按照尽量少选取因素与水平一般原则，按照初固化时间、后固化时间以及固化温度三个试验因素进行测试，三个试验因素分别用A、B、C表示。每个因素选择三个水平，其中A为（4、5、6h），B为（4、6、8h），C为（40、60、80℃）。本试验忽略各因素间的交互作用，并对得到试样进行剪切强度测试，所得五个样品试验值取平均值，结果如表2所示。

2.2 结果分析

对试验结果进行方差分析，其中给定显著性水平α取值为0.05，当FA≥Fα时，认为因素A对试验结果有显著性影响;否则认为没有显著影响[3]。方差分析结果如表3所示，其中因素C，即固化温度对搭接剪切强度影响是为显著，所以可不考虑A和B优选水平，侧重于节省固化时间，降低成本。最终选择A1B1C3为最优组合，即初固化时间为4h，后固化时间为4h，固化温度为80℃为GE胶粘剂粘接的最优工艺参数。

根据优化工艺参数进行试验，得到搭接剪切强度分别为27.53、26.85、26.97、27.31MPa和26.77MPa，平均值为27.09MPa，满足工艺要求。

3 结论

本文对胶粘剂性能进行分析和试验测试，发现GE胶粘剂各项性能最优，可替代进口WF胶粘剂进行使用。同时，通过正交试验得到GE胶粘剂最优粘接工艺参数，其中初固化时间为4h，后固化时间为4h，固化温度为80℃。目前，GE胶粘剂已经被运用到国产绝缘拉杆产品生产当中，从生产效果得知，GE胶粘剂提高了绝缘拉杆机械强度，缩短了固化时间，实现了胶粘剂国产化，降低了生产成本。

参考文献：

[1]孙登瀛.高压绝缘操作杆的粘接[J].粘接，1985（4）：43-44.

[2]李娟.瓷套粘接用胶粘剂配方及固化工艺研究[J].电瓷避雷器，2011（1）：7-11.

[3]梁飞豹.应用统计方法[M].北京：北京大学出版社，2010.