环氧建筑结构胶的耐热性能研究
混凝土结构的维修、加固、改造领域中,环氧结构胶因具有力学性能好、施工方便、加固周期短、节约成本等优点而被普遍采用[1].作为有机高分子材料,环氧建筑结构胶的耐热性能应得到足够重视.对于有机结构胶的耐热性能,人们最关心的是在一定温度下材料的强度和抗形变性能,而表征材料抗形变性能的两个重要温度指标是热变形温度(HDT)和玻璃化温度(Tg),其中热变形温度测试方法简单,在工程领域应用非常广泛[2].
《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》(GB50728-2011)(简称材料规范)中首次采用热变形温度对结构胶的耐热性能做了规定,要求以混凝土为基材的I类结构胶在23℃21d固化条件下,热变形温度(B法)不低于65℃[3].常温固化的建筑结构胶,尤其是低粘度的压注型粘钢结构胶,要求满足基本力学性能的同时兼顾耐热性、韧性和粘度等指标,难度较大,需通过合理地选择结构胶的各组分来实现.本文针对压注型粘钢结构胶,选取应用最广泛的双酚A型环氧树脂为主体树脂,通过测试热变形温度,考察了测试方法、固化条件、固化剂、稀释剂、增韧剂对结构胶耐热性能的影响,并对结构胶配方进行了优化.
1实验部分
1.1原材料
环氧树脂:选用双酚A型环氧树脂CYD128,环氧当量180~190g/mol,中国石化巴陵石化公司生产;固化剂:选用常用的5种不同类型改性胺类固化剂,其参数见表1;稀释剂:选用3种不同官能度的环氧稀释剂,其参数见表2;增韧剂:C1(“海岛结构”橡胶弹性体)、C2(聚硫橡胶).
1.2试验方法
本试验A组分为环氧树脂、稀释剂和增韧剂,B组分为固化剂,A、B两组分质量比按计算确定,各组成材料若无特殊说明,其质量分数均以100g环氧树脂为基准.
本试验的试样制备和性能测试按照材料规范(GB50728-2011)的要求进行.热变形温度测试按材料规范推荐的《塑料负荷变形温度的测定》(GB/T1634.2-2004)的规定进行,热变形温度取两个试样的平均值,且两个试样的测试值不得大于2℃;韧性和粘度测试按材料规范的规定进行.
1.3主要试验设备
热变形温度测试仪,XWB300A,承德试验机厂;T型冲击剥离试验机,自制;电子万能试验机,WDW100,中国科学院长春科新试验仪器研究所;旋转粘度计;恒温箱等.
2实验结果与讨论
2.1测试方法对结构胶热变形温度的影响
热变形温度(HDT)是指试样在1.80MPa(A法)或0.45MPa(B法)弯曲应力下,随着试验温度的升高,当试样中点达到标准挠度时的温度.A,B两种测试方法弯曲应力不同,测得的热变形温度也有所差别.本文选取两种不同固化剂,对A,B法进行了对比试验,结果见表3.
由表3可以发现:当采用改性脂环胺B1为固化剂时,B法比A法测值高1.3℃;当采用聚酰胺B3为固化剂时,B法比A法测值高6.1℃.两种测试方法相比,弯曲应力较小的B法测得的热变形温度较高,且A,B法测得的热变形温度差值与固化体系有关.这是因为对于同一种固化体系,试件的弹性模量相同,弯曲应力较小的B法作用下试件的挠度较小,所以B法测得的热变形温度较高.而不同固化体系A,B法测得的热变形温度差值不同,这可能是因为不同固化体系的试件弹性模量不同,且弹性模量随温度变化的情况也不同.因此,A,B两种测试方法不能互换,且两种方法的测值没有换算关系.为了与规范保持一致,本文后续试验均采用B法测试热变形温度.
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