環(huán)保型無溶劑建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑的研制

崔梓杰，于欽萍，王煒

（中冶工程材料有限公司，北京100088）

環(huán)保型無溶劑建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑的研制

崔梓杰，于欽萍，王煒

（中冶工程材料有限公司，北京100088）

本文主要介紹了室溫固化無溶劑建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑的配方組成、性能。包括活性稀釋劑、不同粉料體系對膠粘劑膠性能的影響。

建筑結(jié)構(gòu)膠；常溫固化；活性稀釋劑

YJ-建筑結(jié)構(gòu)膠是我院上個世紀(jì)80年代中期的科研成果，在人民大會堂結(jié)構(gòu)加固、北京人民文化宮、首都機場航站樓，中國歷史博物館、北京西站等多個重要工程改造中的得到應(yīng)用[1]。本文介紹的MCC-無溶劑環(huán)保型建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑，在原產(chǎn)品上進行改進，做到無毒、環(huán)保、并具有更高的機械強度。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

環(huán)氧樹脂：618型，岳陽石油化工總廠；增韌環(huán)氧樹脂，株洲世林化工有限公司；活性稀釋劑：丁基縮水甘油醚，安徽恒遠(yuǎn)化工有限公司；韌性樹脂：武漢森茂精細(xì)化工有限公司；消泡劑：德國BYK公司；石英粉：河北靈壽粉料廠；滑石粉，北京昌平上苑粉體廠，600目；石英砂：河北靈壽粉體廠，40～70目；白炭黑：浙江英洛華化工有限公司；改性胺固化劑：北京科貝靈公司。

1.2 實驗設(shè)備

電子萬能試驗機，BY121A，博宇翔達有限公司；旋轉(zhuǎn)黏度計，NDJ－79，同濟大學(xué)機電廠；真空捏合機（DL－02），湖南固特邦技術(shù)發(fā)展有限公司；電子天平，JJ500，常熟雙杰儀器廠。

1.3 配方設(shè)計

無溶劑建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑為雙組分反應(yīng)型膠粘劑，由甲乙兩組分組成，配方如下：

甲組分(g)：環(huán)氧樹脂618 50～80，韌性樹脂10～15，活性稀釋劑5～8，消泡劑1～3，石英粉30～50，滑石粉15～30，石英砂20～30，白炭黑1～3。

乙組分（g）：改性胺固化劑10～25。

1.4 配制工藝

將韌性樹脂、活性稀釋劑、消泡劑按順序分別加入樹脂618中分散至均勻，加入白炭黑分散至無干粉料，繼續(xù)加入滑石粉、石英粉和石英砂，直至混合至均一穩(wěn)定。

2 實驗結(jié)果

2.1 力學(xué)性能測試

表1 力學(xué)性能

3 結(jié)果與討論

3.1 環(huán)氧樹脂的影響

雙酚A型6101環(huán)氧樹脂軟化點在12～20℃，因在低溫時黏度增加較大，加工變得十分困難；雙酚A型環(huán)氧樹脂618相對分子質(zhì)量低，由于分子鏈的較短，涂層的柔韌性降低，脆性增大，但通過增韌改性，能夠達到目標(biāo)要求。綜合以上環(huán)氧樹脂的特點，為得到具有良好的加工性能，較長的施工期效、防腐性能和低溫可操作性，以雙酚A型環(huán)氧樹脂618環(huán)氧樹脂作為環(huán)氧涂料的主要基料。

3.2 增韌樹脂的選擇

未改性環(huán)氧膠粘劑固化后伸長率低，脆性大，當(dāng)粘接部位承受外力時，容易產(chǎn)生裂紋，并迅速擴展，導(dǎo)致膠層開裂，也不耐疲勞。增韌樹脂一般含有活性基團，能與胺基反應(yīng)，但應(yīng)用到環(huán)氧膠粘劑中主要存在以下問題：①少量加入對膠黏劑的韌性改善不明顯；②同固化劑、環(huán)氧樹脂相容性差，固化后不完全相容，并伴有相分離的情況。通過相容性實驗的篩選，最終選擇聚氨酯改性環(huán)氧樹脂，加入到配方后與環(huán)氧樹脂混容性好，對膠粘劑力學(xué)性能沒有影響，而斷裂伸長率和彈性模量都大幅度提高，超過標(biāo)準(zhǔn)要求50%以上。

3.3 活性稀釋劑的選擇

目前，活性稀釋劑具有低毒性、低蒸氣壓，弱反應(yīng)性，較好的稀釋效果，使非極性表面獲得改善。混合樹脂（環(huán)氧樹脂618和聚氨酯改性環(huán)氧樹脂）自身黏度較高，為進一步降低樹脂黏度，得到合適的混合樹脂黏度，對應(yīng)使用不同的活性稀釋劑對混合樹脂進行稀釋，圖1是不同稀釋劑對混合樹脂的粘度影響曲線。

結(jié)合上面的曲線，我們選擇了稀釋效果較好的4種活性稀釋劑，添加到膠粘劑中，考察不同活性稀釋劑對膠粘劑性能的影響。具體見表2。

綜合圖1活性稀釋劑對混合樹脂效果的影響和不同稀釋劑對體系性能的影響，最終選擇使用稀釋效果好、氣味小、毒性低、力學(xué)性能好的丁基縮水甘油醚作為體系的稀釋劑。

3.4 填料的影響

填料的添加，不僅能降低成本，同時能提高膠粘劑其他性能。滑石粉線膨脹系數(shù)大，體積膨脹系數(shù)較小，因此，滑石粉的添加可以改變膠粘劑的線膨脹系數(shù)，且滑石粉是由片狀和纖維狀兩種形態(tài)混合存在，用在膠粘劑中有利于防止開裂和減緩膠粘劑貯存時的沉降，并可防止流掛；石英粉吸油量低，對體系的增稠效果不明顯，因此選擇使用；為了調(diào)整更好的極配，加入少量的石英砂，降低成本的同時使體系具有更好的密實度。

表2 不同活性稀釋劑對膠粘劑性能的影響

3.5 固化劑的影響

環(huán)氧樹脂固化劑，大多分成四大胺類：脂肪族胺、脂環(huán)族胺、芳香族胺、聚酰胺，本文選擇了6種不同種類（包含脂肪族胺、脂環(huán)族胺、芳香族胺、聚酰胺、腰果殼改性胺以及曼尼斯加成堿）的環(huán)氧樹脂固化劑進行了同條件的試驗，并進行了物理性能的試驗，詳見表3。

表3 固化劑性能對比

通過上面得數(shù)據(jù)可以看出，使用固化劑1膠粘劑的性能較好，且脂肪族固化劑粘度較低，施工操作方便，因此，本文選擇使用脂肪族作為無溶劑環(huán)保型建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑的固化劑。

4 結(jié)語

研制的固體含量大于99%的無溶劑環(huán)保型建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑，做到了節(jié)能減排。且工藝簡單，易于現(xiàn)場施工，能夠滿足對粘接性能要求更高的部位，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。

［1］姚健.YJ建筑結(jié)構(gòu)膠在建筑結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用技術(shù)[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2000：1～2.

10.3969/j.issn.1008-1267.2011.01.014

TQ437+1

1008-1267（2011）01-037-02

A

2010-09-27