一、前言
環(huán)氧樹脂膠粘劑是膠粘劑中重要的品種之一,環(huán){TodayHot}氧樹脂對(duì)各種金屬材料、非金屬材料(鋁、鋼、鐵、銅、木材、玻璃、混凝土)、熱固性材料(酚醛塑料、氨基塑料、不飽和聚醋)等都有優(yōu)良的粘接性能,因此有萬(wàn)能膠之稱[1].
由于環(huán)氧樹脂膠粘劑的眾多優(yōu)越性能,所以在土木建筑中用于結(jié)構(gòu)方面尤其受到青睞,近十幾年來發(fā)展十分迅速,膠種也向著環(huán)保、能夠在特速條件(潮濕、低溫、水下)下固化、室溫固化、高強(qiáng)度的方向發(fā)展,應(yīng)用范圍也越來越廣泛[2-4].
但是,我們?cè)谏a(chǎn)與使用環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠的過程中也發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題.目前,我國(guó)大量使用的結(jié)構(gòu)膠固化時(shí)間均需要較長(zhǎng)時(shí)間,一般為4-7天,而有些工程需要膠粘劑較快固化(如室溫下24小氏固化)、強(qiáng)度要求并不高,我們的大部分膠粘劑就無(wú)法滿足此類要求.雖然市面上有些產(chǎn)品能夠滿萬(wàn)這些要求,但是這些產(chǎn)品產(chǎn)量小、價(jià)格高,不適合在土木建筑方面大規(guī)模應(yīng)用.所以我們考慮研制一種能夠滿足這類要求的產(chǎn)品.
二、實(shí)驗(yàn)部分
1、原材料
實(shí)驗(yàn)中使用的原材料主要有E-51環(huán)氧樹脂、活性環(huán)氧稀釋劑、增韌劑、偶聯(lián)劑、改性脂肪胺固化劑A、改性脂環(huán)胺固化劑B以及氣相觸變劑二氧化硅,填料.
2、試樣制備
以1Cr18Ni9Ti不銹鋼為被粘基材,經(jīng)砂紙打磨,丙酮清洗擦洗后,涂膠并進(jìn)行粘接.室溫固化24小時(shí)后測(cè)試其鋼一鋼拉伸剪切強(qiáng)度.
3、性能測(cè)試{HotTag}
按GB/T 7124試驗(yàn).試驗(yàn)結(jié)果取五個(gè)試件的算術(shù)平均值.
三、結(jié)果與討論
1、快速固化環(huán)氧膠粘劑組份的選擇
考慮到膠粘劑的環(huán)保要求,我們?cè)谶x用稀釋劑(組份A)與增韌劑(組份B)的時(shí)候均采用了活性組份,活性稀釋劑與活性增韌劑能夠參與到環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)中去,揮發(fā)性小,符合現(xiàn)在環(huán)保的要求.偶聯(lián)劑(組份C)選用硅烷偶聯(lián)劑.因?yàn)橐竽z粘劑能夠快速固化,毒性低,材料成本又不能太高,所以我們挑選了兩種性能較好的改性脂肪胺A(組份D)與改性脂環(huán)胺B(組份E).填料選用滑石粉,根據(jù)使用要求適當(dāng)添加.在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)可能需要膠粘劑有一定的觸變性,所以在膠粘劑中添加適量的氣相二氧化硅做為觸變劑.
2、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案與結(jié)果
為了確定各組份的配比,決定選用正交實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn).通過兩組正交實(shí)驗(yàn),分別考察兩種固化劑制的性能,同時(shí)確定其它組份含量.
(1)改性脂肪胺固化劑A實(shí)驗(yàn)
取E-51環(huán)氧樹脂100份為基礎(chǔ),其它各組份均與此相配比.考察稀釋劑A (3, 6, 9)、增韌劑B(4, 8,12) ,偶聯(lián)劑C (0.5,1,15)、固化劑A(20,30,40)4個(gè)因素,選用L9(43)正交表.
參照GB 7124-1986
膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度測(cè)定方法（金屬對(duì)金屬）
1.適用范圍
規(guī)定了在室溫下金屬對(duì)金屬搭接的膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度測(cè)定方法.本標(biāo)準(zhǔn)適用于規(guī)定
條件下制備、測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)試樣.
GB 7124-1986等效采用ISO 4587-1979《膠粘劑—高強(qiáng)度膠粘劑拉伸搭接剪切
強(qiáng)度的測(cè)定》.
2.原理
試樣為單搭接結(jié)構(gòu).在試樣的搭接面上施加縱向拉伸剪切力,測(cè)定試樣能承受的最大
負(fù)荷.搭接面上的平均剪應(yīng)力為膠粘劑的金屬搭接的拉伸剪切強(qiáng)度.
3.裝置
3.1試驗(yàn)機(jī)
使用的試驗(yàn)機(jī)應(yīng)使試樣的破壞負(fù)荷在滿標(biāo)負(fù)荷的15％-85％之間.試驗(yàn)機(jī)的力值示
值誤差不應(yīng)大于1％.
試驗(yàn)機(jī)應(yīng)配備一副自動(dòng)調(diào)心的試樣夾持器,使力線與試樣中心線保持一致.
試驗(yàn)機(jī)應(yīng)保證試樣夾持器的移動(dòng)速度在(5士1) mm/min內(nèi)保持穩(wěn)定.
3.2量具
測(cè)量試樣搭接面長(zhǎng)度和寬度的量具精度不低于0. 05mm.
3.3夾具
膠接試樣的夾具應(yīng)能保證膠接的試樣符合條文4的要求.
（注：在保證金屬片不破壞的情況下,試樣與試樣夾持器也可用銷、孔連接的方法.但不能用于仲裁試驗(yàn)．）
4．試樣
4.1除非另有規(guī)定,試樣應(yīng)符合圖1的形狀和尺寸.標(biāo)準(zhǔn)試樣的搭接長(zhǎng)度是（12.5士
0. 5)mm,金屬片的厚度是(2.0士0.1)mm [ISO厚度為(1.6士0.1)mm].試樣的搭接
長(zhǎng)度或金屬片的厚度不同對(duì)試驗(yàn)結(jié)果會(huì)有影響.
4. 2建議使用LY12-CZ鋁合金、1Cr18Ni9Ti不銹鋼、45碳鋼、T2銅等金屬材料.
4．3常規(guī)試驗(yàn),試樣數(shù)量不應(yīng)少于五個(gè).仲裁試驗(yàn)試樣數(shù)量不應(yīng)少于十個(gè).
注：1.對(duì)于高強(qiáng)度膠枯劑,側(cè)試時(shí)如出現(xiàn)金屬材料屈服或破壞的情況,則可適當(dāng)增加金屬片厚度或減少搭接長(zhǎng)度,兩者中選擇前者較好.
2.測(cè)試時(shí)金屬片所受的應(yīng)力不要超過其屈服強(qiáng)度σs,金屬片的厚度t可按下式計(jì)算：
t= lgτ/σs
式中： t 一金屬片厚度,mm;
l 一試樣搭接長(zhǎng)度,mm;
τ 一膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度,Mpa;
σs —金屬材料屈服強(qiáng)度,MPa .
5．試樣制備
5．1試樣可用不帶槽（如圖2）或帶槽的(如圖3)的平板制備,也可單片制備.
5.2膠接用的金屬片表面應(yīng)平整,不應(yīng)有彎曲、翹曲、歪斜等變形.金屬片應(yīng)無(wú)毛刺,
邊緣保持直角.
5.3膠接時(shí),金屬片的表面處理、膠粘劑的配比、涂膠量、涂膠次數(shù)、晾置時(shí)間等膠接
工藝以及膠粘劑的固化溫度、壓力、時(shí)間等均按膠粘劑的使用要求進(jìn)行.
5.4制備試樣都應(yīng)使用夾具,以保證試樣正確地搭接和精確地定位.
5.5切割已膠接的平板時(shí),要防止試樣過熱,應(yīng)盡量避免損傷膠接縫.
6.試驗(yàn)條件
除非另有規(guī)定,試樣的停放時(shí)間和試驗(yàn)環(huán)境應(yīng)符合下列要求.
6.1試樣制備后到試驗(yàn)的最短時(shí)間為16h,最長(zhǎng)時(shí)間為一個(gè)月.
6.2試驗(yàn)應(yīng)在溫度為(2312)℃的環(huán)境中進(jìn)行.仲裁試驗(yàn)或?qū)囟取穸让舾械哪z粘劑
應(yīng)在溫度為(23士2)℃、相對(duì)濕度為45％^-55％的環(huán)境中進(jìn)行.
6.3對(duì)僅有溫度要求的測(cè)試,測(cè)試前試樣在試驗(yàn)溫度下停放時(shí)間不應(yīng)少于半小時(shí)；對(duì)有
溫度、濕度要求的測(cè)試,測(cè)試前試樣在試驗(yàn)環(huán)境下的停放時(shí)間一般不應(yīng)少于16h.
7.試驗(yàn)步驟
7．1用量具測(cè)量試樣搭接面的長(zhǎng)度和寬度,精確到0. 05mm.
7. 2把試樣對(duì)稱地夾在上、下夾持器中,夾持處至搭接端的距離(50士1)mm..
7. 3開動(dòng)試驗(yàn)機(jī),在(5士1) mm/min內(nèi),以穩(wěn)定速度加載.記錄試樣剪切破壞的最大負(fù)
荷.記錄膠接破壞的類型（內(nèi)聚破壞、粘附破壞、金屬破壞）.
8.試驗(yàn)結(jié)果
8．1對(duì)金屬搭接的膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度按下式計(jì)算：
τ=P/(B×L)
式中：τ 一膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度,MPa;
p —試樣剪切破壞的最大負(fù)荷,N；
B —試樣搭接面寬度,mm；
L —試樣搭接面長(zhǎng)度,mm.
8.2試驗(yàn)結(jié)果以剪切強(qiáng)度的算術(shù)平均值、最高值、最低值表示.取三位有效數(shù)字.
9．試驗(yàn)報(bào)告
試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括下列內(nèi)容：
a.膠粘劑的型號(hào)和批號(hào)；
b.金屬材料的型號(hào)、厚度及表面處理方法；
c.試樣制備方法（不帶槽平板、帶槽平板、單片）和膠接工藝的必要說明；
d.試樣搭接長(zhǎng)度；
e.試樣數(shù)量；
f.試驗(yàn)結(jié)果（算術(shù)平均值、最高值、最低值）；
g.試樣的破壞類型和數(shù)量；
h.膠層的平均厚度；
i.與本標(biāo)準(zhǔn)不同之處.
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標(biāo)簽：環(huán)氧樹脂低溫性能