环氧树脂胶的低温性能

2025-04-07 18:50:46

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回答1：

一、前言
环氧树脂胶粘剂是胶粘剂中重要的品种之一,环{TodayHot}氧树脂对各种金属材料、非金属材料(铝、钢、铁、铜、木材、玻璃、混凝土)、热固性材料(酚醛塑料、氨基塑料、不饱和聚醋)等都有优良的粘接性能,因此有万能胶之称[1].
由于环氧树脂胶粘剂的众多优越性能,所以在土木建筑中用于结构方面尤其受到青睐,近十几年来发展十分迅速,胶种也向着环保、能够在特速条件(潮湿、低温、水下)下固化、室温固化、高强度的方向发展,应用范围也越来越广泛[2-4].
但是,我们在生产与使用环氧树脂结构胶的过程中也发现一个问题.目前,我国大量使用的结构胶固化时间均需要较长时间,一般为4-7天,而有些工程需要胶粘剂较快固化(如室温下24小氏固化)、强度要求并不高,我们的大部分胶粘剂就无法满足此类要求.虽然市面上有些产品能够满万这些要求,但是这些产品产量小、价格高,不适合在土木建筑方面大规模应用.所以我们考虑研制一种能够满足这类要求的产品.
二、实验部分
1、原材料
实验中使用的原材料主要有E-51环氧树脂、活性环氧稀释剂、增韧剂、偶联剂、改性脂肪胺固化剂A、改性脂环胺固化剂B以及气相触变剂二氧化硅,填料.
2、试样制备
以1Cr18Ni9Ti不锈钢为被粘基材,经砂纸打磨,丙酮清洗擦洗后,涂胶并进行粘接.室温固化24小时后测试其钢一钢拉伸剪切强度.
3、性能测试{HotTag}
按GB/T 7124试验.试验结果取五个试件的算术平均值.
三、结果与讨论
1、快速固化环氧胶粘剂组份的选择
考虑到胶粘剂的环保要求,我们在选用稀释剂(组份A)与增韧剂(组份B)的时候均采用了活性组份,活性稀释剂与活性增韧剂能够参与到环氧树脂的固化反应中去,挥发性小,符合现在环保的要求.偶联剂(组份C)选用硅烷偶联剂.因为要求胶粘剂能够快速固化,毒性低,材料成本又不能太高,所以我们挑选了两种性能较好的改性脂肪胺A(组份D)与改性脂环胺B(组份E).填料选用滑石粉,根据使用要求适当添加.在现场使用时可能需要胶粘剂有一定的触变性,所以在胶粘剂中添加适量的气相二氧化硅做为触变剂.
2、正交实验设计方案与结果
为了确定各组份的配比,决定选用正交实验方法进行实验.通过两组正交实验,分别考察两种固化剂制的性能,同时确定其它组份含量.
(1)改性脂肪胺固化剂A实验
取E-51环氧树脂100份为基础,其它各组份均与此相配比.考察稀释剂A (3, 6, 9)、增韧剂B(4, 8,12) ,偶联剂C (0.5,1,15)、固化剂A(20,30,40)4个因素,选用L9(43)正交表.
参照GB 7124-1986
胶粘剂拉伸剪切强度测定方法（金属对金属）
1.适用范围
规定了在室温下金属对金属搭接的胶粘剂拉伸剪切强度测定方法.本标准适用于规定
条件下制备、测试的标准试样.
GB 7124-1986等效采用ISO 4587-1979《胶粘剂—高强度胶粘剂拉伸搭接剪切
强度的测定》.
2.原理
试样为单搭接结构.在试样的搭接面上施加纵向拉伸剪切力,测定试样能承受的最大
负荷.搭接面上的平均剪应力为胶粘剂的金属搭接的拉伸剪切强度.
3.装置
3.1试验机
使用的试验机应使试样的破坏负荷在满标负荷的15％-85％之间.试验机的力值示
值误差不应大于1％.
试验机应配备一副自动调心的试样夹持器,使力线与试样中心线保持一致.
试验机应保证试样夹持器的移动速度在(5士1) mm/min内保持稳定.
3.2量具
测量试样搭接面长度和宽度的量具精度不低于0. 05mm.
3.3夹具
胶接试样的夹具应能保证胶接的试样符合条文4的要求.
（注：在保证金属片不破坏的情况下,试样与试样夹持器也可用销、孔连接的方法.但不能用于仲裁试验．）
4．试样
4.1除非另有规定,试样应符合图1的形状和尺寸.标准试样的搭接长度是（12.5士
0. 5)mm,金属片的厚度是(2.0士0.1)mm [ISO厚度为(1.6士0.1)mm].试样的搭接
长度或金属片的厚度不同对试验结果会有影响.
4. 2建议使用LY12-CZ铝合金、1Cr18Ni9Ti不锈钢、45碳钢、T2铜等金属材料.
4．3常规试验,试样数量不应少于五个.仲裁试验试样数量不应少于十个.
注：1.对于高强度胶枯剂,侧试时如出现金属材料屈服或破坏的情况,则可适当增加金属片厚度或减少搭接长度,两者中选择前者较好.
2.测试时金属片所受的应力不要超过其屈服强度σs,金属片的厚度t可按下式计算：
t= lgτ/σs
式中： t 一金属片厚度,mm;
l 一试样搭接长度,mm;
τ 一胶粘剂拉伸剪切强度,Mpa;
σs —金属材料屈服强度,MPa .
5．试样制备
5．1试样可用不带槽（如图2）或带槽的(如图3)的平板制备,也可单片制备.
5.2胶接用的金属片表面应平整,不应有弯曲、翘曲、歪斜等变形.金属片应无毛刺,
边缘保持直角.
5.3胶接时,金属片的表面处理、胶粘剂的配比、涂胶量、涂胶次数、晾置时间等胶接
工艺以及胶粘剂的固化温度、压力、时间等均按胶粘剂的使用要求进行.
5.4制备试样都应使用夹具,以保证试样正确地搭接和精确地定位.
5.5切割已胶接的平板时,要防止试样过热,应尽量避免损伤胶接缝.
6.试验条件
除非另有规定,试样的停放时间和试验环境应符合下列要求.
6.1试样制备后到试验的最短时间为16h,最长时间为一个月.
6.2试验应在温度为(2312)℃的环境中进行.仲裁试验或对温度、湿度敏感的胶粘剂
应在温度为(23士2)℃、相对湿度为45％^-55％的环境中进行.
6.3对仅有温度要求的测试,测试前试样在试验温度下停放时间不应少于半小时；对有
温度、湿度要求的测试,测试前试样在试验环境下的停放时间一般不应少于16h.
7.试验步骤
7．1用量具测量试样搭接面的长度和宽度,精确到0. 05mm.
7. 2把试样对称地夹在上、下夹持器中,夹持处至搭接端的距离(50士1)mm..
7. 3开动试验机,在(5士1) mm/min内,以稳定速度加载.记录试样剪切破坏的最大负
荷.记录胶接破坏的类型（内聚破坏、粘附破坏、金属破坏）.
8.试验结果
8．1对金属搭接的胶粘剂拉伸剪切强度按下式计算：
τ=P/(B×L)
式中：τ 一胶粘剂拉伸剪切强度,MPa;
p —试样剪切破坏的最大负荷,N；
B —试样搭接面宽度,mm；
L —试样搭接面长度,mm.
8.2试验结果以剪切强度的算术平均值、最高值、最低值表示.取三位有效数字.
9．试验报告
试验报告应包括下列内容：
a.胶粘剂的型号和批号；
b.金属材料的型号、厚度及表面处理方法；
c.试样制备方法（不带槽平板、带槽平板、单片）和胶接工艺的必要说明；
d.试样搭接长度；
e.试样数量；
f.试验结果（算术平均值、最高值、最低值）；
g.试样的破坏类型和数量；
h.胶层的平均厚度；
i.与本标准不同之处.
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