運動場地與訓練器械修復用的改性膠粘劑特性研究

摘 要：為了提升馬拉松場地器械修復用膠粘劑的使用性能，對比分析了未改性二硫化鉬和氨基功能化改性二硫化鉬質量分數對膠粘劑粘接性能、拉伸性能、沖擊性能和熱機械性能的影響。結果表明，氨基功能化處理后DDS已經成功接枝到二硫化鉬納米片上；未改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣和氨基功能化改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣的性能都會隨著二硫化鉬納米片質量分數增加而先增大后減小，在未改性二硫化鉬和氨基功能化改性二硫化鉬質量分數為0.9%時取得最大值，氨基功能化改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣的粘接性能等要優于未改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣，更適宜于在馬拉松場地器械修復中使用。

關鍵詞：運動場地；訓練器械修復；膠粘劑；二硫化鉬；氨基功能化改性；質量分數

中圖分類號：TQ433.4 + 37 文獻標志碼：A 文章編號：1001-5922（2025）03-0055-04

Research on the characteristics of modified adhesives for therepair of sports venues and training equipment

MIAO Guolin 1 ，WANG Zhiqiang 2 ，XU Xiangyu 3

（1. Sanya Zhongrui Hotel Management College，Sanya 572025，Hainan China；2. Xi’an Eurasia University，Xi’an 710065，China；3. Xi’an Siyuan University，Xi’an 710000，China）

Abstract：In order to improve the performance of adhesives for the repair of marathon equipment，the effects of themass fractions of unmodified molybdenum disulfide and amino functionalized modified molybdenum disulfide onthe adhesive bonding performance，tensile properties，impact properties and thermomechanical properties of the ad?hesives were compared and analyzed. The results showed that DDS had been successfully grafted onto molybdenumdisulfide nanosheets after amino functionalization. The properties of the unmodified molybdenum disulfide-epoxyresin adhesive specimens and the amino-functionalized modified molybdenum disulfide-epoxy resin adhesive speci?mens increased first and then decreased with the increase of the mass fraction of molybdenum disulfide nanosheets，and the maximum value was obtained when the mass fraction of the unmodified molybdenum disulfide and aminofunctionalized modified molybdenum disulfide adhesive specimens was 0.9%，and the adhesive properties of the amino-functionalized modified molybdenum disulfide-epoxy resin adhesive specimens were better than those of theunmodified molybdenum disulfide-epoxy resin adhesive specimens. It is more suitable for use in the repair of mara?thon equipment.

Key words：athletic grounds；training equipment repair；adhesive；molybdenum disulfide；amino functionalizationmodification；quality score

膠粘劑作為馬拉松場地器械修復中常用的修復材料 [1] ，其使用性能在很大程度上將決定體能訓練器械的使用效果和服役壽命，且還關乎著使用安全性 [2-4] ，因此，有必要對馬拉松場地器械用膠粘劑進行系統化研究 [5-7] 。市場上常見的膠粘劑雖然在運動器械上也有一定應用，但是仍然存在著拉伸性能偏低、粘接強度不足等問題 [8-11] 。為了提升馬拉松場地器械修復用膠粘劑的使用性能，對比分析了未改性二硫化鉬和氨基功能化改性二硫化鉬質量分數對膠粘劑粘接性能、拉伸性能、沖擊性能和熱機械性能的影響，結果將有助于馬拉松場地器械用膠粘劑的開發并推動其廣泛應用。

1 試驗材料與方法

1.1 實驗材料

實驗材料包括深圳市吉田化工有限公司提供的E51型環氧樹脂、洛陽申雨鉬業有限責任公司提供的分析純二硫化鉬（MoS2），以及湖北鑫鳴泰化學有限公司提供的化學純甲基四氫鄰苯二甲酸酐固化劑及二氨基二苯砜功能化二硫化鉬（簡稱DDS-MoS 2 ）。

1.2 試樣制備

未改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑和氨基功能化改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑采用溶劑共混研磨法制備。制備過程中，先稱取一定質量分數的未改性二硫化鉬和氨基功能化改性二硫化鉬，加入環氧樹脂中進行共混，磁力攪拌混合均勻后進行超聲處理30 min，然后加入與環氧樹脂質量1∶1的甲基四氫鄰苯二甲酸酐固化劑，攪拌均勻后進行115 ℃/1 h+155 ℃/3 h的固化處理，得到未改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑和氨基功能化改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣。

1.3 測試方法

采用TD-3500型X射線衍射儀對改性和未改性二硫化鉬進行物相分析；采用JC15-WQF-520型紅外光譜測試儀進行紅外光譜分析；根據GB/T 7124標準對膠粘劑試樣進行粘接性能測試，基體材料為馬拉松場地器械修復用5083鋁合金試樣；拉伸性能測試參照GB/T 2567標準在INSTRON 5500型萬能材料試驗機上進行；室溫沖擊強度測試參照ASTM D256標準在XJU-6型擺錘式沖擊試驗機上進行；熱機械性能測試在DMA/SDTA861多動態熱機械分析儀上進行 [12] 。

2 結果與分析

2.1 物相分析

圖1為改性和未改性二硫化鉬的X射線衍射分析結果，分別列出了未改性二硫化鉬和經過氨基功能化改性后的DDS-MoS 2 的XRD圖譜。

由圖1可知，對于未改性的二硫化鉬，XRD圖譜中可見（002）、（004）、（100）、（101）、（102）、（103）、（006）、 （105）、 （110）和（008）晶面的衍射峰；經過氨基功能化改性處理后，DDS-MoS 2 的衍射峰相較未改性二硫化鉬有明顯改變，其中（004）和（006）晶面衍射峰基本消失，其他特征峰強度也有明顯減弱。

對氨基功能化改性后的DDS-MoS 2 進行紅外光譜分析，結果如圖2所示。

由圖2可知，在氨基功能化改性后的DDS-MoS 2的紅外光譜圖中可見O、N、Cl、Mo和S的特征峰存在，這表明氨基功能化改性處理后的二硫化鉬除了原始S、Mo元素外，還存在N等元素，可見，氨基功能化處理后DDS已經成功接枝到二硫化鉬納米片上 [13] 。

2.2 粘接性能

表1為未改性二硫化鉬含量影響粘接性能結果。

由表1可知，對于未添加二硫化鉬的膠粘劑，剪切強度會隨著溫度升高而降低；在膠粘劑體系中加入一定質量分數的二硫化鉬后，未改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣的剪切強度都表現為隨著二硫化鉬納米片質量分數增加而先增大后減小，剪切強度最大值在二硫化鉬納米片質量分數為0.9%時取得，這主要是因為適當的二硫化鉬加入可以對膠粘劑體系起到增強作用 [14] ，但是如果二硫化鉬過量則會在膠粘劑體系中產生團聚現象，在受外力作用時，這些發生團聚的區域會優先萌生裂紋并降低膠粘劑試樣的剪切強度 [15] 。

表2為氨基功能化改性二硫化鉬含量影響粘接性能表。

由表2可知，在膠粘劑體系中加入一定質量分數的氨基功能化改性二硫化鉬后，氨基功能化改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣的剪切強度都表現為隨著氨基功能化改性二硫化鉬納米片質量分數增加而先增大后減小，剪切強度最大值在納米片質量分數為0.9%時取得。當未改性二硫化鉬和氨基功能化改性二硫化鉬的質量分數都為0.9%時，氨基功能化改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣的剪切強度要高于未改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣，這主要是因為二硫化鉬經過氨基功能化改性處理后，其在膠粘劑體系中的分散性和相互作用力會更好 [16-17] 。

2.3 力學性能

表3為未改性二硫化鉬含量對二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑拉伸性能和沖擊性能的影響。

由表3可知，在膠粘劑體系中加入一定質量分數的二硫化鉬后，未改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣的拉伸模量、拉伸強度、斷后伸長率和沖擊強度都表現為隨著二硫化鉬納米片質量分數增加而先增大后減小，最大值在二硫化鉬納米片質量分數為0.9%時取得。但是如果二硫化鉬過量則會在膠粘劑體系中產生團聚現象，在受拉伸載荷作用時，團聚的區域會成為裂紋源并降低膠粘劑試樣的拉伸強度和沖擊強度 [18] 。

表4為氨基功能化改性二硫化鉬含量對二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑拉伸性能和沖擊性能的影響。

由表4可知，在膠粘劑體系中加入一定質量分數的氨基功能化改性二硫化鉬后，氨基功能化改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣的拉伸模量、拉伸強度、斷后伸長率和沖擊強度都表現為隨著納米片質量分數增加而先增大后減小，最大值在納米片質量分數為0.9%時取得。這主要是因為適當的氨基功能化改性二硫化鉬加入可以對膠粘劑體系起到增強作用 [19] 。

2.4 熱機械性能

表5為二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑的儲能模量和玻璃化轉變溫度測試結果。

由表5可知，在膠粘劑體系中加入一定質量分數的二硫化鉬后，未改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣的儲能模量和玻璃化轉變溫度都表現為隨著二硫化鉬納米片質量分數增加而先增大后減小，最大值在二硫化鉬納米片質量分數為0.9%時取得，這主要與二硫化鉬在膠粘劑體系中可以起到增韌作用和提高界面相互作用有關 [19] 。

對于氨基功能化改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑體系，在膠粘劑體系中加入一定質量分數的氨基功能化改性二硫化鉬后，氨基功能化改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣的儲能模量和玻璃化轉變溫度都表現為隨著氨基功能化改性二硫化鉬納米片質量分數增加而先增大后減小，最大值在氨基功能化改性二硫化鉬納米片質量分數為0.9%時取得。這主要與氨基功能化改性二硫化鉬在膠粘劑體系中存在高活性氨基基團 [20] ，相應地提高膠粘劑體系的玻璃化轉變溫度。

3 結語

（1）在膠粘劑體系中加入一定質量分數的二硫化鉬后，未改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣和氨基功能化改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣的性能都表現為隨著二硫化鉬納米片質量分數增加而先增大后減小，最大值在二硫化鉬納米片質量分數為0.9%時取得。氨基功能化改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣的剪切強度要高于未改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣；

（2）在膠粘劑體系中加入一定質量分數的二硫化鉬后，未改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣和氨基功能化改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣的拉伸模量、拉伸強度、斷后伸長率和沖擊強度都表現為隨著二硫化鉬納米片質量分數增加而先增大后減小，最大值在二硫化鉬納米片質量分數為0.9%時取得；

（3）在膠粘劑體系中加入一定質量分數的二硫化鉬后，未改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣和氨基功能化改性二硫化鉬-環氧樹脂膠粘劑試樣的儲能模量和玻璃化轉變溫度都表現為隨著二硫化鉬納米片質量分數增加而先增大后減小，最大值在二硫化鉬納米片質量分數為0.9%時取得，繼續增加二硫化鉬納米片質量分數會使得膠粘劑的儲能模量和玻璃化轉變溫度降低。

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（責任編輯：蘇 幔）