技术领域
本发明涉及一种结构胶粘剂，尤其是涉及一种用于蜂窝结构板轻质后埋的结构胶粘剂及其制备方法。
背景技术
结构胶是一类新型连接材料，具有应用面广、消耗量小、发展速度快、经济效益高等特点，已在工业、农业、交通、医疗、国防、尖端技术及日常生活中得到广泛应用。采用结构胶进行连接的方法被称之为胶接，由于其为面际连接，应力分布均匀，重量轻、成本低，有密封绝缘的作用，适用于不同材质和复杂构型，所以应用极为广泛。
胶接结构最大的特点是轻质高强，其强度比任何金属都高，这是宇航工业必不可少的性能要求，此外还具有阻裂、减振、隔热、隔音等特殊作用。一般来说用胶接代替铆接可使机体重量减轻25％，强度比铆接提高35％，而成本下降约20％，由于胶接为面际连接，避免了应力集中，其疲劳性能可以提高10倍以上，耐腐蚀性能也大幅度提高。
与胶接有关的复合材料，也同样应该具有轻质高强的性能。蜂窝夹层结构件是卫星本体结构中重要的复合材料结构件，其胶接部位很多，例如面板和加强板之间、端框之间、蜂窝夹芯和面板、蜂窝夹芯之间的胶接，以及局部加强和填充泡沫胶等。
为了解决预埋工艺中的缺陷，蜂窝板上结构元件的后埋工艺在卫星产品中得到了极其广泛的应用。由于后埋工艺过程中，后埋元件数量庞大，且二次高温胶接固化造成蜂窝板的翘曲变形，因而需要开发出常温固化、轻质以及胶接强度高的后埋结构胶粘剂。现常使用的结构胶系主要来源于商业胶系列，具体型号及特性见表1。
表1商业结构胶系
型号 固化温度(℃) 视密度(g/cm3) J-145 125～130 0.45 J-47 130 0.6～0.8 J-78 90 0.6～0.8
J-133 室温 1.2
从表1中可以看出，该系列结构胶固化温度主要覆盖的范围为中高温(125～130℃)，而对于后埋工艺中常用室温固化胶系J-133，其密度较高，无法满足结构板的轻量化要求。为了满足新一代卫星在扫描精度及成像质量方面的高要求，并且在空间温度环境相当复杂的条件下，提高有效载荷的安装精度和稳定性，迫切的需要开发常温固化、轻质、胶接强度高且满足后埋工艺要求的结构胶系。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供的一种常温固化、密度低且可调变、胶接强度高的用于蜂窝结构板轻质后埋的结构胶粘剂及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
本发明涉及一种用于蜂窝结构板轻质后埋的结构胶粘剂，所述结构胶粘剂包括如下重量份数的各组分：
常温后埋结构胶 80～99份，
玻璃微珠 1～20份；
所述玻璃微珠为经有机溶剂预处理后的玻璃微珠。
优选地，所述有机溶剂包括乙醇、丙酮或乙醚。
优选地，所述经有机溶剂预处理后的玻璃微珠进一步经偶联处理液浸渍处理；所述偶联处理液由偶联剂与稀释剂混合而成；所述玻璃微珠、偶联剂、稀释剂的重量比为100∶1～10∶50～100。
优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂(如：KH550、KH560或KH570)、钛酸酯类偶联剂或铝酸酯类偶联剂。
优选地，所述稀释剂包括丙三醇、乙醇或乙醚。
优选地，所述玻璃微珠是密度为0.1g/cm3～0.5g/cm3的空心玻璃微珠。
优选地，所述常温后埋结构胶的密度大于或等于1.2g/cm3。
本发明还涉及一种上述的用于蜂窝结构板轻质后埋的结构胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：
A、将玻璃微珠置于有机溶剂中浸渍处理，取出烘干后冷却至40℃以下，密封干燥保存；
B、将1～20重量份的步骤A所得的玻璃微珠分步加入80～99重量份的常温后埋结构胶中，迅速搅拌1～60s，即得所述用于蜂窝结构板轻质后埋的结构胶粘剂。
优选地，步骤A中，所述密封干燥保存后还包括如下步骤：将1～10重量份的偶联剂与50～100重量份的稀释剂混合形成偶联处理液；取100重量份的密封干燥保存的玻璃微珠分步加入所述偶联处理液中，搅拌均匀，浸渍20～120min，取出烘干。
优选地，所述步骤A、B中的分步加入具体为：每次加入量最多为剩余量的1/2，直至剩余量最多为总量的1/10时，全部加入。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)该后埋结构胶相对于现有未改性商业后埋胶密度更低(小于1.2g/cm3)；
(2)该后埋结构胶密度在一定范围内灵活可调；
(3)该后埋结构胶可在常温固化；
(4)该后埋结构胶相对于现有未改性商业后埋胶胶接强度更高；
(5)该后埋结构胶适用范围广。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种用于卫星蜂窝结构板轻质后埋的结构胶粘剂，该胶粘剂包括以下组分和含量：商业后埋胶49.5g(密度1.2g/cm3)，空心玻璃微珠0.5g(密度0.2g/cm3)。
上述后埋胶的制备方法包括以下步骤：
(1)将20g玻璃微珠放入烧杯中，倒入100ml丙酮将其完全浸透，放置5分钟。将玻璃微珠从烧杯中取出放入不锈钢盘中摊开。将烘箱直升至110℃，把玻璃微珠放进烘箱烘2h；随炉冷却至40℃以下后装塑料袋密封保存。
(2)将49.5g商业后埋胶各组分放入容器内并进行搅拌；
(3)待混匀后，保持搅拌将0.5g处理后玻璃微珠快速倒入容器内，并迅速搅拌，搅拌时间要少于60s；
(4)待混合均匀后，即得产品。
通过该方法改性制备的后埋胶密度为0.88g/cm3，采用GB7124-1986测得的胶粘剂拉伸剪切强度为29.1MPa。
商业后埋胶的密度为1.2g/cm3，采用GB7124-1986测得的商业后埋胶的拉伸剪切强度为34.5MPa。
可见使用本发明制备的后埋胶密度更低，拉伸剪切强度略小于商业胶粘剂，但仍可满足卫星结构件后埋工艺对后埋胶拉伸剪切强度的指标(≥25MPa)要求。
实施例2
本实施例涉及一种用于卫星蜂窝结构板轻质后埋的结构胶粘剂，该胶粘剂包括以下组分和含量：商业后埋胶49.5g(密度1.2g/cm3)，空心玻璃微珠0.5g(密度0.2g/cm3)。
上述后埋胶的制备方法包括以下步骤：
(1)将20g玻璃微珠放入烧杯中，倒入100ml丙酮将其完全浸透，放置5分钟。将玻璃微珠从烧杯中取出放入不锈钢盘中摊开。将烘箱直升至110℃，把玻璃微珠放进烘箱烘2h；随炉冷却至40℃以下后装塑料袋密封保存。
(2)将20g玻璃微珠分步加入(每次加入量最多为剩余微珠的1/2，直至剩余量最多为总量的1/10时，全部加入)0.2gKH550、16g乙醇混合液中(此时，三者重量比为100∶1∶80)，边加入边搅拌，搅拌均匀后放置20～120min。
(3)将玻璃微珠取出平摊在不锈钢盘中，放入烘箱，直升至110℃，110℃干燥3h，随炉冷却40℃以下后装塑料袋密封保存之后放入密封容器中并要加放干燥剂。
(4)将49.5g商业后埋胶各组分放入容器内并进行搅拌；待混匀后，保持搅拌将0.5g改性后玻璃微珠快速倒入容器内，并迅速搅拌，搅拌时间要少于60s；
(5)待混合均匀后，即得产品。
通过该方法改性制备的后埋胶密度为0.83g/cm3，采用GB7124-1986测得的胶粘剂拉伸剪切强度为34.4MPa。
商业后埋胶的密度为1.2g/cm3，采用GB7124-1986测得的商业后埋胶的拉伸剪切强度为34.5MPa。
可见采用硅烷偶联剂改性的玻璃微珠制备的后埋胶拉伸剪切强度较采用未改性的玻璃微珠制备的后埋胶有显著提高，且达到了商业后埋胶的拉伸剪切强度。
实施例3
本实施例涉及一种用于卫星蜂窝结构板轻质后埋的结构胶粘剂，该胶粘剂包括以下组分和含量：商业后埋胶4.0g(密度1.2g/cm3)，空心玻璃微珠1.0g(密度0.5g/cm3)。
上述后埋胶的制备方法包括以下步骤：
(1)将20g玻璃微珠放入烧杯中，倒入100ml乙醇将其完全浸透，放置5分钟。将玻璃微珠从烧杯中取出放入不锈钢盘中摊开。将烘箱直升至110℃，把玻璃微珠放进烘箱烘2h；随炉冷却至40℃以下后装塑料袋密封保存。
(2)将20g玻璃微珠分步加入(每次加入量最多为剩余微珠的1/2，直至剩余量最多为总量的1/10时，全部加入)0.2g钛酸酯类偶联剂、16g乙醚混合液中，边加入边搅拌，搅拌均匀后放置20～120min。
(3)将玻璃微珠取出平摊在不锈钢盘中，放入烘箱，直升至110℃，110℃干燥3h，随炉冷却40℃以下后装塑料袋密封保存之后放入密封容器中并要加放干燥剂。
(4)将4.5g商业后埋胶各组分放入容器内并进行搅拌；待混匀后，保持搅拌将0.5g改性后玻璃微珠快速倒入容器内，并迅速搅拌，搅拌时间要少于60s；
(5)待混合均匀后，即得产品。
通过该方法改性制备的后埋胶密度为0.81g/cm3，采用GB7124-1986测得的胶粘剂拉伸剪切强度为28.5MPa。
商业后埋胶的密度为1.2g/cm3，采用GB7124-1986测得的商业后埋胶的拉伸剪切强度为34.5MPa。
可见采用硅烷偶联剂改性的玻璃微珠制备的后埋胶达到了商业后埋胶的拉伸剪切强度。
实施例4
本实施例涉及一种用于卫星蜂窝结构板轻质后埋的结构胶粘剂，该胶粘剂包括以下组分和含量：商业后埋胶47.5g(密度1.2g/cm3)，空心玻璃微珠2.5g(密度0.1g/cm3)。
上述后埋胶的制备方法包括以下步骤：
(1)将20g玻璃微珠放入烧杯中，倒入100ml丙酮将其完全浸透，放置5分钟。将玻璃微珠从烧杯中取出放入不锈钢盘中摊开。将烘箱直升至110℃，把玻璃微珠放进烘箱烘2h；随炉冷却至40℃以下后装塑料袋密封保存。
(2)将20g玻璃微珠分步加入(每次加入量最多为剩余微珠的1/2，直至剩余量最多为总量的1/10时，全部加入)0.2gKH550、16g乙醇混合液中，边加入边搅拌，搅拌均匀后放置20～120min。
(3)将玻璃微珠取出平摊在不锈钢盘中，放入烘箱，直升至110℃，110℃干燥3h，随炉冷却40℃以下后装塑料袋密封保存之后放入密封容器中并要加放干燥剂。
(4)将47.5g商业后埋胶各组分放入容器内并进行搅拌；待混匀后，保持搅拌将2.5g改性后玻璃微珠快速倒入容器内，并迅速搅拌，搅拌时间要少于60s；
(5)待混合均匀后，即得产品。
通过该方法改性制备的后埋胶密度为0.72g/cm3，采用GB7124-1986测得的胶粘剂拉伸剪切强度为30.6MPa。
商业后埋胶的密度为1.2g/cm3，采用GB7124-1986测得的商业后埋胶的拉伸剪切强度为34.5MPa。
可见使用本发明制备的后埋胶密度可调变，后埋胶的拉伸剪切强度仍可满足要求。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。