CN117781838A - 一种改善应变计与金属底座间粘接应力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于粘接应力技术领域，提供了一种改善应变计与金属底座间粘接应力的方法，包括以下步骤：S1、在金属底座表面通过溅射的方式均匀生成一层保护膜；S2、机械手臂抓取高硅应变计，将高硅应变计移动到粘贴台的上方，机械手臂带动高硅应变计向下蘸取熔融状态下的玻璃纤维；S3、蘸取完成后，机械手臂带动高硅应变计移动至保护膜的上方，将沾有玻璃纤维的一面朝下，机械手臂带动高硅应变计向下移动，通过玻璃微熔工艺粘接在金属底座表面；通过保护膜和玻璃纤维的相互配合，对应力传递起到增益作用，提高结构整体的承载性能，增强了与高硅应变计之间的桥联作用，粘接剂的粘接强度和弯曲性能得到大幅提升。
Description
技术领域
本发明涉及粘接应力技术领域，更具体地说，它涉及一种改善应变计与金属底座间粘接应力的方法。
背景技术
应变计是由敏感栅等构成用于测量应变的元件；电阻应变计的工作原理是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为“应变效应”。
硅应变计通过玻璃微熔工艺粘接在金属底座表面，底座感受到外界压力产生形变，其表面的硅应变计也随之发生形变，产生阻值变化，在外接电压的激励下产生差分信号，压力与电压值之间成线性关系，因此可以用来检测压力。
现有技术中，硅应变计目前选用的厚度大约在13μm，应变计越薄感应越灵敏，但是越薄也意味着应变计越容易变形，无法通过自动化设备进行取放操作，只能通过人工粘贴，从而不利于批量生产；若选用厚度较厚的应变计，则会影响玻璃微熔的强度，存在熔接开裂的风险，为此，现提出一种改善应变计与金属底座间粘接应力的方法以改善现有存在的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种改善应变计与金属底座间粘接应力的方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种改善应变计与金属底座间粘接应力的方法，包括以下步骤：
S1、在金属底座表面通过溅射的方式均匀生成一层保护膜；
S2、机械手臂抓取高硅应变计，将高硅应变计移动到粘贴台的上方，机械手臂带动高硅应变计向下蘸取熔融状态下的玻璃纤维；
S3、蘸取完成后，机械手臂带动高硅应变计移动至保护膜的上方，将沾有玻璃纤维的一面朝下，机械手臂带动高硅应变计向下移动，通过玻璃微熔工艺粘接在金属底座表面。
本发明进一步设置为：所述保护膜包括二氧化硅绝缘层，所述二氧化硅绝缘层位于金属底座的表面。
本发明进一步设置为：所述玻璃纤维包括基体相和纤维毡，所述纤维毡浸渍于基体相中形成粘接胶膜；所述基体相包括热固性树脂体系；所述纤维毡是采用短纤维作为载体负载纳米SiO2制得纳米SiO2接枝短纤维，并制成纤维毡；所述短纤维为低介电常数的有机合成纤维或无机纤维。
本发明进一步设置为：所述热固性树脂体系是采用树脂基体、固化剂和反应助剂经机械搅拌充分缓和，通过化学反应形成具有分子尺度交联网状结构特征的热固性树脂体系。
本发明进一步设置为：所述纳米SiO2接枝短纤维中纳米SiO2在短纤维上的负载量为短纤维的1.5～4.5wt％。
本发明进一步设置为：所述短纤维包括玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的任意一种或多种混合物。
本发明进一步设置为：所述短纤维的单丝长度为0.5～10mm，长径比为250～2500；所述纳米SiO2是直径为60～105nm的球体。
本发明进一步设置为：所述纤维毡为采用纳米SiO2接枝短纤维预制呈的随机取向、均匀分散的薄毡，厚度为20～180μm，面密度为7～90g/m2。
本发明进一步设置为：所述粘接胶膜厚度为0.06～0.15mm；所述粘接胶膜的固化物的介电常数值能够达到2.4～2.6，介电损耗值能够达到0.0015～0.0020。
本发明进一步设置为：所述粘接胶膜的固化物的弯曲强度能够达到130～150MPa，粘接胶膜的固化物的最大弯曲应变能够达到5.2～8.8％，层间剪切强度能够达到80～90MPa。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
(1)在本发明中，纳米SiO2接枝短纤维可以提升高硅应变计和二氧化硅绝缘层的杨氏模量，对应力传递起到增益作用，提高结构整体的承载性能。
(2)由于热固性树脂体系作为基体对纳米SiO2接枝短纤维的浸润与包覆增强了其与高硅应变计之间的桥联作用，粘接剂的粘接强度和弯曲性能得到大幅提升。
(3)通过二氧化硅的不同含量，粘接胶膜固化物的弯曲强度和层间剪切强度的显著提升，表明采用本发明粘接胶膜具有优异的抵抗裂纹生成和扩展性能，提高了层间粘接强度。
附图说明
图1为本发明改善应变计与金属底座间粘接应力的方法的整体结构示意图。
图2为本发明的正视图。
图3为本发明中高硅应变计和玻璃纤维的整体结构示意图。
附图标记说明：1、金属底座；2、保护膜；21、二氧化硅绝缘层；3、高硅应变计；4、玻璃纤维。
具体实施方式
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
请参阅图1-3，本发明提供以下技术方案：
实施例一，在本实施例中，是先将金属底座1上覆盖一层保护膜2，再将较厚的高硅应变计3通过蘸取玻璃纤维4，然后粘接在保护膜2上。
参阅图1-图3，一种改善应变计与金属底座间粘接应力的方法，包括以下步骤：
S1、在金属底座1表面通过溅射的方式均匀生成一层保护膜2；
S2、机械手臂抓取高硅应变计3，将高硅应变计3移动到粘贴台的上方，机械手臂带动高硅应变计3向下蘸取熔融状态下的玻璃纤维4；
S3、蘸取完成后，机械手臂带动高硅应变计3移动至保护膜2的上方，将沾有玻璃纤维4的一面朝下，机械手臂带动高硅应变计3向下移动，通过玻璃微熔工艺粘接在金属底座1表面。
参阅图1-图3，进一步的，保护膜2包括二氧化硅绝缘层21，所述二氧化硅绝缘层21位于金属底座1的表面。
参阅图1-图3，进一步的，玻璃纤维4包括基体相和纤维毡，纤维毡浸渍于基体相中形成粘接胶膜；基体相包括热固性树脂体系；纤维毡是采用短纤维作为载体负载纳米SiO2制得纳米SiO2接枝短纤维，并制成纤维毡；短纤维为低介电常数的有机合成纤维或无机纤维。
热固性树脂体系是采用树脂基体、固化剂和反应助剂经机械搅拌充分缓和，通过化学反应形成具有分子尺度交联网状结构特征的热固性树脂体系。
其中，树脂基体为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂中的任意一种或多种混合物；环氧树脂包括E-44环氧树脂、E-51环氧树脂等；不饱和聚酯树脂包括901不饱和聚酯树脂、904不饱和聚酯树脂等；酚醛树脂包括2402酚醛树脂、2123酚醛树脂等。
固化剂为胺类固化剂和酸酐类固化剂中的任意一种或多种混合物；胺类固化剂包括D400聚氨酯胺类固化剂、D800聚氨酯胺类固化剂等；酸酐类固化剂包括HHPA酸酐类固化剂、PSPA酸酐类固化剂等。
反应助剂包括引发剂、促进剂、催化剂中的任意一种或多种混合物；引发剂包括V-50引发剂、VA-044引发剂等，促进剂包括DMP-30促进剂、BDMA促进剂等，催化剂包括咪唑类催化剂、BF3-阳离子催化剂等。
参阅图1-图3，进一步的，纳米SiO2接枝短纤维中纳米SiO2在短纤维上的负载量为短纤维的1.5～4.5wt％。
短纤维包括玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的任意一种或多种混合物。
短纤维的单丝长度为0.5～10mm，长径比为250～2500；纳米SiO2是直径为60～105nm的球体。
纤维毡为采用纳米SiO2接枝短纤维预制呈的随机取向、均匀分散的薄毡，厚度为20～180μm，面密度为7～90g/m2。
粘接胶膜厚度为0.06～0.15mm；粘接胶膜的固化物的介电常数值能够达到2.4～2.6，介电损耗值能够达到0.0015～0.0020；粘接胶膜的固化物的弯曲强度能够达到130～150MPa，粘接胶膜的固化物的最大弯曲应变能够达到5.2～8.8％，层间剪切强度能够达到80～90MPa。
在本发明中，纳米SiO2接枝短纤维可以提升高硅应变计3和二氧化硅绝缘层21的整体模量，对应力传递起到增益作用，提高结构整体的承载性能。
由于短纤维和纳米SiO2的引入量较小，热固性树脂体系的固化程度不会受到影响，其化学性能得以保持，同时由于热固性树脂体系作为基体对纳米SiO2接枝短纤维的浸润与包覆增强了其与高硅应变计3之间的桥联作用，粘接剂的粘接强度和弯曲性能得到大幅提升。
对比例一，一种改善应变计与金属底座间粘接应力的方法，其具体步骤参照实施例一，不同的是，当二氧化硅绝缘层21中二氧化硅的含量发生变化时，高硅应变计3与金属底座1的粘接强度也会发生变化。
当纳米SiO2接枝短纤维中纳米SiO2在短纤维上的负载量为短纤维的1.5wt％时，粘接胶膜固化物的弯曲强度为130Mpa，层间剪切强度为80Mpa。
对比例二，当纳米SiO2接枝短纤维中纳米SiO2在短纤维上的负载量为短纤维的3wt％时，粘接胶膜固化物的弯曲强度为140Mpa，层间剪切强度为85Mpa。
对比例三，当纳米SiO2接枝短纤维中纳米SiO2在短纤维上的负载量为短纤维的4.5wt％时，粘接胶膜固化物的弯曲强度为150MPa，层间剪切强度为90Mpa。
表1：各对比例的性能对比结果
通过表格1中二氧化硅的不同含量，粘接胶膜固化物的弯曲强度和层间剪切强度的显著提升，表明采用本发明粘接胶膜具有优异的抵抗裂纹生成和扩展性能，提高了层间粘接强度。
实施例二，在本实施例中，是直接将较薄的高硅应变计3通过蘸取玻璃纤维4，然后粘接在金属底座1上。
其中，粘接方式为：人工拿取较薄的高硅应变计3，并将一面对准玻璃纤维4进行蘸取，随后人工将带有玻璃纤维4的一面对准金属底座1，将高硅应变计3与金属底座1进行粘接。
通过实施例二与实施例一相比，实施例一中通过设置一层二氧化硅绝缘层21，通过二氧化硅绝缘层21中的二氧化硅的含量不同，粘接胶膜固化物的弯曲强度和层间剪切强度的显著提升，表明采用本发明粘接胶膜具有优异的抵抗裂纹生成和扩展性能，提高了层间粘接强度。
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种改善应变计与金属底座间粘接应力的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在金属底座(1)表面通过溅射的方式均匀生成一层保护膜(2)；
S2、机械手臂抓取高硅应变计(3)，将高硅应变计(3)移动到粘贴台的上方，机械手臂带动高硅应变计(3)向下蘸取熔融状态下的玻璃纤维(4)；
S3、蘸取完成后，机械手臂带动高硅应变计(3)移动至保护膜(2)的上方，将沾有玻璃纤维(4)的一面朝下，机械手臂带动高硅应变计(3)向下移动，通过玻璃微熔工艺粘接在金属底座(1)表面。
2.根据权利要求1所述的改善应变计与金属底座间粘接应力的方法，其特征在于：所述保护膜(2)包括二氧化硅绝缘层(21)，所述二氧化硅绝缘层(21)位于金属底座(1)的表面。
3.根据权利要求1所述的改善应变计与金属底座间粘接应力的方法，其特征在于：所述玻璃纤维(4)包括基体相和纤维毡，所述纤维毡浸渍于基体相中形成粘接胶膜；所述基体相包括热固性树脂体系；所述纤维毡是采用短纤维作为载体负载纳米SiO2制得纳米SiO2接枝短纤维，并制成纤维毡；所述短纤维为低介电常数的有机合成纤维或无机纤维。
4.根据权利要求3所述的改善应变计与金属底座间粘接应力的方法，其特征在于：所述热固性树脂体系是采用树脂基体、固化剂和反应助剂经机械搅拌充分缓和，通过化学反应形成具有分子尺度交联网状结构特征的热固性树脂体系。
5.根据权利要求3所述的改善应变计与金属底座间粘接应力的方法，其特征在于：所述纳米SiO2接枝短纤维中纳米SiO2在短纤维上的负载量为短纤维的1.5～4.5wt％。
6.根据权利要求5所述的改善应变计与金属底座间粘接应力的方法，其特征在于：所述短纤维包括玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的任意一种或多种混合物。
7.根据权利要求6所述的改善应变计与金属底座间粘接应力的方法，其特征在于：所述短纤维的单丝长度为0.5～10mm，长径比250～2500；所述纳米SiO2是直径为60～105nm的球体。
8.根据权利要求3所述的改善应变计与金属底座间粘接应力的方法，其特征在于：所述纤维毡为采用纳米SiO2接枝短纤维预制呈的随机取向、均匀分散的薄毡，厚度为20～180μm，面密度为7～90g/m2。
9.根据权利要求8所述的改善应变计与金属底座间粘接应力的方法，其特征在于：所述粘接胶膜厚度为0.06～0.15mm；所述粘接胶膜的固化物的介电常数值能够达到2.4～2.6，介电损耗值能够达到0.0015～0.0020。
10.根据权利要求9所述的改善应变计与金属底座间粘接应力的方法，其特征在于：所述粘接胶膜的固化物的弯曲强度能够达到130～150MPa，粘接胶膜的固化物的最大弯曲应变能够达到5.2～8.8％，层间剪切强度能够达到80～90MPa。
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