环氧树脂几乎对所有的建筑混凝土、金属、玻璃、纤维、硬质塑料等均有很好的粘接力,其固化收缩率也很低,可达到0. 2%以下[1]。另外环氧树脂的固化物耐老化、耐化学介质性能好,达到了建筑结构胶应具有50年以上寿命的要求[2]。常用的环氧树脂固化剂主要有聚酰胺类、酮亚胺类、脂环胺类、聚醚胺类、芳香胺类等。聚酰胺类属于传统固化剂,在15~25℃固化很慢,配胶量也大,但当温度高于35℃时,适用期迅速缩短,不便操作,加上黏度太高,无法容纳更多填料而制约了其应用。酮亚胺类属于潜伏性固化剂,虽黏度适宜,但固化过程中需有水分或胺类参与,且强度尚不能满足建筑胶标准要求。脂环胺类和聚醚胺类在高于35℃时固化较慢,但价格太高。芳香胺类属于固体不便于常温配制。本文采用芳香胺与多环氧化合物反应,通过添加适当的活性稀释剂和促进剂合成一种常温改性固化剂。该种固化剂在低温、潮湿下也具有活性,能有效地与环氧树脂进行固化,其与环氧树脂的反应放热低于通常的脂肪胺及脂环胺,可以用于大型浇铸,完全固化产物的热变形温度HDT均比一般脂肪胺及脂环胺高。
1 实验部分
1.1 主要原材料
环氧树脂CYD128、活性稀释剂EPG660,岳化环氧树脂事业部;气相二氧化硅,美国卡博特;偶联剂KH-550,武大新材料有限公司;固化剂HD-MG、促进剂DMP-30,湖北大学化工厂。
1.2 测试仪器
Instron电液伺服材料实验机,型号1341。
1.3 性能测定
按GB/T 7124—1986胶粘剂拉伸剪切强度测定方法(金属对金属)测定钢-钢剪切强度;按GB/T94—1986测定钢-钢不均匀扯离强度;按GB/T2568—1995测定拉伸强度、拉伸弹性模量及伸长率;按GB/T 2570—1995测定弯曲强度;按GB/T2569—1995测定压缩强度。
1.4 制样
按GB/T 50367—2006要求处理试样,制作模具,按要求进行养护固化、待测。
2 结果与讨论
2.1 胶粘剂配方
甲组分是CYD128/EPG660/气相二氧化硅/KH-550混合物,其质量比为100/10~15/适量/1。乙组分是HD-MG(含DMP-30适量)。m甲∶m乙=100∶33。
2.2 HD-MG基本性能及环氧胶力学性能
HD-MG胺值: (600±20)mgKOH/g;黏度(25℃): (1200±200)mPa·s; 29℃, 100 g环氧胶适用期110 min,满足现场操作适用期30~50 min的要求(普通聚酰胺40℃以下黏度约3 000~30 000mPa·s,不利于操作)。GB/T50367—2006中浸渍胶标准要求如表1所示。
按2. 1配方制备的环氧胶力学性能见表2结合表1、2可以看出:
(1)常温下随着固化时间的延长,固化物力学性能均有所增长,且在10 d左右基本可以达到A级浸渍胶的各项指标要求。
(2)80℃/3 h样品的强度高于常温/30 d的样品,且均超过A级胶要求,说明进行中温后固化有利于提高胶的强度。
(3)
固化胶的伸长率不太高,说明
脆性偏大,需进一步改善固化剂
韧性。
3 结论
通过对芳香胺进行化学改性,得到低黏度慢固化的固化剂,用它配制的环氧胶经29℃/7 d或80℃/3 h即可固化,固化物综合性能良好,达到或超过GB/T 50367—2006浸渍胶A级胶标准。该胶适用期长、固化温和,可以在建筑结构加固及相关行业使用。但还需进一步改善其韧性,使其性能更优越。
参考文献
[1]胡高平,袁红英,肖卫东.金属用胶粘剂及粘接技术[M].北京:化学工业出版社, 2003. 26.
[2]贺曼罗.建筑结构胶粘剂施工应用技术[M].北京:化学工业出版社. 2001. 24-26.
[3]胡玉明,吴良义.固化剂[M].北京:化学工业出版社,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
混凝土结构加固设计规范(摘录)
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