填料的品种和用量对环氧胶粘剂剪切强度的影响.docVIP

周梅,刘书贤（辽宁工程技术大学土木系,辽宁省阜新１２３０００）１问题的提出　　树脂混凝土（ＰＣ）是以合成树脂加上适量的固化剂、增韧剂、稀释剂及填料作为胶粘剂,以砂、石作为骨料,经混合、成型、固化而成的一种复合材料。由于其具有良好的耐蚀、耐磨、耐水和抗冻性能及力学性能,弥补了水泥混凝土抗拉强度低、抗拉应变小、抗裂性小、脆性大等缺点。固化后的环氧树脂混凝土对大气、潮湿、化学介质、细菌等都有很强的抵抗力,因此,大多应用在较为恶劣的环境中。２０世纪７０年代在发达国家的建筑、电气、机械、化工等工业中就获得广泛而有效的应用。我国树脂混凝土的研制开发虽已有４０年历史,但由于技术、造价、国情等所限,应用数量和范围还相当有限。特别对树脂胶粘剂、填料的认识还非常有限,本文正是在这种有实际需要的背景条件下进行研究开发,期望能推动树脂混凝土在我国的应用。２试验方案２．１试验材料　　（１）主剂:环氧树脂。环氧树脂是指在聚合物分子链中含有仲醇基和醚键,同时在分子两端具有反应性环氧基的聚合物。结构是线型的,由于它分子结构中含有活泼的环氧基、羟基、醚键等,可与多种类型的固化剂发生交联固化反应,而变为体型结构,其性能亦能由热塑性变为热固性。由于环氧树脂在固化过程中不析出低分子物,具有很小的收缩率,故可用来配制成无溶剂型胶粘剂。实际应用中,一般选择常温下是液态的树脂,以保证混凝土拌和物施工要求的流动性,便于成型。但常温下是液态的树脂（Ｅ-５１）粘度较低,影响粘聚性,我们经几组实测效果比较,最后选择７０%Ｅ-５１、３０%Ｅ-４４的组合,能很好解决拌和物流动性与粘聚性之间的矛盾。本试验选用的是无锡树脂厂生产的Ｅ-５１、Ｅ-４４,二者均为二酚基丙烷型环氧树脂,具有一般高聚性产品的通性,环氧值（当量／１００ｇ）分别为０．４１～０．４７和０．４８～０．５４,粘度（２５）不大于２．５Ｐａ?ｓ。　　（２）固化剂:选择由苯酚、甲醛、脂肪胺合成的改性胺Ｔ３１（低毒、室温固化型）。我们选择的胺类固化剂的特征是在常温下可以固化,反应时放热多,放出的热量可进一步促使环氧树脂与固化剂的反应,加快固化速度。采用胺类固化剂,用量必须选择正确。胺类固化剂用量（ｇ／每１００ｇ树脂）＝（胺类分子量／胺分子中活泼氢原子数）×环氧值。　　（３）稀释剂:丙酮。胶粘剂粘度过大会造成使用不便,或胶粘剂对骨料、基层表面润湿不良,故使用中要求掺适量稀释剂。另外,适量稀释剂可以控制环氧树脂与固化剂的反应热,延长使用时间。本试验选用的丙酮是非活性稀释剂,它不参与环氧树脂固化过程中的反应,在环氧材料中不断挥发,可能产生气泡、增加收缩率,降低粘结能力。　　（４）增韧剂:邻苯二甲酸二丁脂（ＤＢＰ）。硬化后的环氧树脂虽具有较高的机械强度,但性质较脆,特别在低温条件下硬化,抗冲击能力差,为改进环氧树脂胶粘剂固化后的韧性,提高其抗弯和抗冲击性能,本试验选择了沈阳试剂厂生产的邻苯二甲酸二丁脂作为增韧剂。邻苯二甲酸二丁脂属于非活性增韧剂,它不与环氧树脂起化学反应,只起润滑作用,但随着时间的延长而挥发掉,将失去增韧的作用。　　（５）填料:合适的填料能使环氧树脂胶粘剂的性能进一步改进,降低胶粘剂的收缩率和热膨胀系数,增加热导率和机械强度,提高尺寸的稳定性,消除固化物中的成型应力,避免发生裂缝,改善粘结性能,降低吸水性,增长使用寿命,还能调节粘度、流动性等工艺性能要求。大量加入廉价的填料,胶粘剂的成本也可降低。此项试验我们通过分别加入水泥、粉煤灰、Ａｌ２Ｏ３粉末、ＣａＯ粉末、玻璃纤维等５种填料做对比试验,目的在于寻找合适的填料及配比。我们的研究与日本的研究均表明,树脂混凝土中骨料、填料和胶粘剂的最佳比例为８１１。２．２试验尺寸　　环氧胶粘剂剪切试件:１００ｍｍ×２０ｍｍ×３ｍｍ（手工成型）;树脂混凝土抗折试件:４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍ（手工成型）,抗压试件:４０ｍｍ×４０ｍｍ×６２．５ｍｍ（手工成型）。２．３环氧胶粘剂质量配比（见表１）　　３试验结果及分析３．１填料对环氧胶粘剂剪切强度的影响　　填料的品种和用量对环氧胶粘剂剪切强度的影响见图和图２。　　　　从图１、图２可以看出:　　（１）在相同的成型条件下,随水泥质量份数的增加,环氧胶粘剂的剪切强度明显上升。这因为加入的水泥承担了部分应力,提高了胶层的内部硬度,故随加入量的递增强度提高。当质量份数在１５０～２５０时,剪切强度变化趋于平稳;２００份时,环氧胶粘剂剪切强度达到峰值（２０．０ＭＰａ）;此后份数再增加,剪切强度缓慢下降。这因为水泥是一种吸湿性极大的活性物质,使胶粘剂的粘度稍有提高,降低胶粘剂的流动性及润湿能力,减少有效粘接面积,当水泥加入量达到２００份时,粘接面积减少开始起到明显的作用,故强度缓慢下降。　　（２）在相同