環氧樹脂幾乎對所有的建筑混凝土、金屬、玻璃、纖維、硬質塑料等均有很好的粘接力,其固化收縮率也很低,可達到0. 2%以下[1]。另外環氧樹脂的固化物耐老化、耐化學介質性能好,達到了建筑結構膠應具有50年以上壽命的要求[2]。常用的環氧樹脂固化劑主要有聚酰胺類、酮亞胺類、脂環胺類、聚醚胺類、芳香胺類等。聚酰胺類屬于傳統固化劑,在15~25℃固化很慢,配膠量也大,但當溫度高于35℃時,適用期迅速縮短,不便操作,加上黏度太高,無法容納更多填料而制約了其應用。酮亞胺類屬于潛伏性固化劑,雖黏度適宜,但固化過程中需有水分或胺類參與,且強度尚不能滿足建筑膠標準要求。脂環胺類和聚醚胺類在高于35℃時固化較慢,但價格太高。芳香胺類屬于固體不便于常溫配制。本文采用芳香胺與多環氧化合物反應,通過添加適當的活性稀釋劑和促進劑合成一種常溫改性固化劑。該種固化劑在低溫、潮濕下也具有活性,能有效地與環氧樹脂進行固化,其與環氧樹脂的反應放熱低于通常的脂肪胺及脂環胺,可以用于大型澆鑄,完全固化產物的熱變形溫度HDT均比一般脂肪胺及脂環胺高。
1 實驗部分
1.1 主要原材料
環氧樹脂CYD128、活性稀釋劑EPG660,岳化環氧樹脂事業部;氣相二氧化硅,美國卡博特;偶聯劑KH-550,武大新材料有限公司;固化劑HD-MG、促進劑DMP-30,湖北大學化工廠。
1.2 測試儀器
Instron電液伺服材料實驗機,型號1341。
1.3 性能測定
按GB/T 7124—1986膠粘劑拉伸剪切強度測定方法(金屬對金屬)測定鋼-鋼剪切強度;按GB/T94—1986測定鋼-鋼不均勻扯離強度;按GB/T2568—1995測定拉伸強度、拉伸彈性模量及伸長率;按GB/T 2570—1995測定彎曲強度;按GB/T2569—1995測定壓縮強度。
1.4 制樣
按GB/T 50367—2006要求處理試樣,制作模具,按要求進行養護固化、待測。
2 結果與討論
2.1 膠粘劑配方
甲組分是CYD128/EPG660/氣相二氧化硅/KH-550混合物,其質量比為100/10~15/適量/1。乙組分是HD-MG(含DMP-30適量)。m甲∶m乙=100∶33。
2.2 HD-MG基本性能及環氧膠力學性能
HD-MG胺值: (600±20)mgKOH/g;黏度(25℃): (1200±200)mPa·s; 29℃, 100 g環氧膠適用期110 min,滿足現場操作適用期30~50 min的要求(普通聚酰胺40℃以下黏度約3 000~30 000mPa·s,不利于操作)。GB/T50367—2006中浸漬膠標準要求如表1所示。
按2. 1配方制備的環氧膠力學性能見表2結合表1、2可以看出:
(1)常溫下隨著固化時間的延長,固化物力學性能均有所增長,且在10 d左右基本可以達到A級浸漬膠的各項指標要求。
(2)80℃/3 h樣品的強度高于常溫/30 d的樣品,且均超過A級膠要求,說明進行中溫后固化有利于提高膠的強度。
(3)
固化膠的伸長率不太高,說明
脆性偏大,需進一步改善固化劑
韌性。
3 結論
通過對芳香胺進行化學改性,得到低黏度慢固化的固化劑,用它配制的環氧膠經29℃/7 d或80℃/3 h即可固化,固化物綜合性能良好,達到或超過GB/T 50367—2006浸漬膠A級膠標準。該膠適用期長、固化溫和,可以在建筑結構加固及相關行業使用。但還需進一步改善其韌性,使其性能更優越。
參考文獻
[1]胡高平,袁紅英,肖衛東.金屬用膠粘劑及粘接技術[M].北京:化學工業出版社, 2003. 26.
[2]賀曼羅.建筑結構膠粘劑施工應用技術[M].北京:化學工業出版社. 2001. 24-26.
[3]胡玉明,吳良義.固化劑[M].北京:化學工業出版社,2005. 115-121.
[4] Takahash,i Tsutomn, Nakanwra, et a.l (Sumitomo. chemicalCo.Ltd). JP-koka.i 1999: 99-173, 117.
[5] GB 50367—2006
混凝土結構加固設計規范(摘錄)
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