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配方中各種因素對環(huán)氧兩種測試方法結果的影響

時間:2012-05-22 18:20來源:未知 作者:admin 點擊:
(1) 增韌劑 若在建筑 結構膠 配方中不加入增韌劑,膠粘劑的某些粘接性能和某些膠體性能能達到A級膠的要求,且耐濕熱老化性能也不錯。但由于雙酚A環(huán)氧樹脂本身的脆性,膠粘劑的

 

(1)       增韌劑
若在建筑結構膠配方中不加入增韌劑,膠粘劑的某些粘接性能和某些膠體性能能達到A級膠的要求,且耐濕熱老化性能也不錯。但由于雙酚A環(huán)氧樹脂本身的脆性,膠粘劑的其他性能,特別是與韌性相關的性能,如膠體拉伸強度、拉伸伸長率和彎曲強度,鋼-鋼不均勻扯離強度等則較差,根本達不到A級膠的要求,甚至很難達到B級膠標準。增韌劑的加入在有效提高膠粘劑韌性的同時,往往會降低膠粘劑的耐濕熱老化性能,主要原因可能有兩種:一、增韌劑的引入降低了環(huán)氧樹脂分子之間的交聯密度;二、增韌劑對兩種測試方法結果的影響見表1(增韌劑的添加量為環(huán)氧樹脂質量的10%)     增韌劑的影響

增韌劑
空白強度(MPa)
國標測試方法
快速測試方法
快速測試方法偏差(%)
備注
種類
 
強度(MPa)
下降率(%)
強度(MPa
下降率%
固化劑選用耐濕熱較好的酚醛胺類
聚硫橡膠
19.06
15.98
16.16
16.11
15.48
-0.68
增韌劑1
21.17
17.43
17.67
17.27
18.42
+0.75
增韌劑2
19.44
18.60
4.32
18.42
5.25
+0.93

從表1可看出,快速測試方法的偏差有正有負,正偏差表明快速測試方法下的剪切強度下降率高于國標測試方法,負偏差則正好相反;但正負偏差的絕對值均小于1%。
(2)       填料
建筑結構膠所用的填料一般為中性的石英粉(SiO2)。SiO2性能穩(wěn)定,耐酸堿和高溫,幾乎沒有吸濕性,似乎不會對膠粘劑的耐濕熱老化性能有負面影響。但實驗發(fā)現,石英粉的加入降低了膠粘劑的耐濕熱老化性能,且這種負面效應與石英粉的粒徑和粒度分布有關。相關的實驗結果見表2(填料量占膠粘劑總量的60%)。
                填料的影響

 
 
石英粉粒徑
空白強度MPa
國標測試方法
快速測試方法
快速測試方法偏差%
備注
強度MPa
下降率%
下降率%
強度MPa
固化劑選用酚醛胺芳香胺和脂環(huán)胺三元復配體系
400目
20.36
17.77
12.72
13.06
17.70
+0.34
280目
23.42
21.07
10.03
9.99
21.08
-0.04
400目:280目(1:1)
22.65
20.43
9.80
10.11
20.36
+0.31

粒徑相對大的石英粉耐濕熱老化性能要好于粒徑小的石英粉,另外不同目數的石英粉混合使用效果最佳。填料對兩種測試方法的影響比增韌劑小,快速測試方法偏差的絕對值均小于0.5%。
(3)       觸變劑
氣象法白炭黑用做環(huán)氧樹脂的觸變劑效果最好,較少的用量(一般不超過環(huán)氧樹脂質量的5%)就能達到觸變和防止填料沉降效果,極大的改善了建筑結構膠的施工工藝性能和常溫儲存穩(wěn)定性。作為一種納米材料,國內很多參考資料都有關于氣相法白炭黑可增強和提高環(huán)氧樹脂膠粘劑性能的報道。
(4)       偶聯劑
硅烷偶聯劑的加入量相對觸變劑更少(一般是固化劑的1%左右),對改善結構膠的耐濕熱老化性能效果顯著。
(5)       固化劑
     固化劑的種類直接決定了建筑結構膠的耐濕熱老化性能。文中選用了5中常用的環(huán)氧樹脂固化劑,實驗結果如下表。
                   固化劑的影響

固化劑種類
空白強度MPa
國標測試方法
快速測試方法
快速測試方法偏差%
強度MPa
下降率%
強度MPa
下降率%
聚酰胺
21.36
1.31
93.84
1.44
93.23
-0.61
12.39
14.16
-14.28
14.25
-15.01
-0.73
20.72
15.22
26.54
15.12
27.03
+0.49
16.07
15.86
1.31
15.65
2.61
+1.30
脂環(huán)胺
15.26
17.60
-15.33
17.82
-16.78
-1.45
備注
①主劑中只含有液體環(huán)氧樹脂成分。②下降率為負表明強度上升。

雖然固化劑的種類不同,耐濕熱老化性能也各異,但兩種測試方法檢驗的結果一致,且快速測試方法偏差的絕對值不超過1.5%。
(6)       完整的配方(疊加效應)
主劑和固化劑組分只有各個成分缺一不可,組成完整的配方,才有實際應用價值。以大連凱華公司四個實用配方為例(兩個碳纖維膠配方、兩個粘鋼膠配方)得到如下實驗數據;除一個剪切強度下降外,其余三個配方反而上升,且兩種測試方法結果基本相同,快速測試方法的偏差絕對值小于0.3%。
                     疊加效應的影響

完整配方
空白強度MPa
國標測試方法
快速測試方法
快速測試方法偏差%
強度MPa
下降率%
強度MPa
下降率%
碳纖維膠1
24.06
22.66
5.82
22.63
5.94
+0.12
碳纖維膠2
21.87
22.80
-4.25
22.75
-4.02
+0.23
粘鋼膠1
27.93
30.39
-8.81
30.42
-8.92
-0.11
粘鋼膠2
28.85
28.98
-0.45
29.02
-0.59
-0.14

結論:1)80℃恒溫水浴×7天的測試方法能快速檢測出建筑結構膠的耐濕熱老化性能
             2)快速測試方法和國標測試方法的結果基本一致。
             3)快速測試方法偏差絕對值在不同因素影響下最高不超過1.5%
 
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