环氧建筑结构胶的耐热性能研究(3)
2.5增韧剂对结构胶热变形温度的影响
未经改性的环氧树脂固化物脆性大、易开裂,需要增韧改性.然而,增韧改性往往会不同程度地降低结构胶的耐热性能.因此对结构胶进行增韧改性时,应合理选择增韧剂,避免固化产物的热变形温度产生过多的下降.采用改性脂环胺B1为固化剂,选取2种不同类型的增韧剂对结构胶进行增韧,固化产物的HDT和T冲击剥离长度见表5.
由表5可以发现:随着增韧剂掺量的增加,结构胶热变形温度虽均有不同程度的下降,但增韧剂C1对结构胶热变形温度影响较小,且增韧效果明显.当增韧剂C1掺量为15%时,结构胶热变形温度仅下降1℃,T冲击剥离长度也只有26mm,而在相同掺量下,掺聚硫橡胶C2的结构胶热变形温度下降了6.3℃,T冲击试验则完全剥离.这是因为橡胶弹性体C1参与固化反应后,能在环氧树脂固化物中出现分相,形成海岛结构,即增韧剂聚集成球形颗粒分散在环氧树脂交联网络构成的连续相中,分散相颗粒直径通常在几微米以下[6].海岛结构一经形成,一方面,分散的弹性体颗粒通过诱发环氧树脂基体屈服和塑性变形,从而大幅提高固化物的冲击韧性;另一方面,环氧固化物连续相整体结构未被柔化,因而耐热性能损失较小[7].而聚硫橡胶分子结构中的活性基团端巯基与环氧基反应后,其以接枝或嵌段进入到环氧树脂固化体系中,且由于聚硫橡胶的分子链段为柔性链段,使得整个固化交联网络柔化[8],结构胶耐热性明显降低,HDT大幅下降.
此外,当C1掺量超过15%后,结构胶T冲击剥离长度降低幅度减小,而结构胶热变形温度下降幅度有所加大.综合以上分析,初步确定采用“海岛结构”橡胶弹性体C1为增韧剂,其合理掺量为15%.
2.6配方优化
综合考虑压注型粘钢结构胶的耐热性能、韧性与粘度等技术指标的要求,对结构胶配方进行优化.根据2.3至2.5节的试验结果,选定环氧结构胶A组分为100份环氧树脂、稀释剂(5%单环氧稀释剂A1,5%双环氧稀释剂A2)、增韧剂(15%“海岛结构”橡胶弹性体C1),B组分为复配固化剂(改性脂环胺B1∶酚醛胺B2=7∶3),结构胶的综合性能指标见表6.可以看出优化后环氧结构胶的基本性能满足I类A级压注型粘钢结构胶的要求.
3结论
1)A,B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,且两种方法测得的热变形温度差值与环氧结构胶固化体系有关.
2)固化条件对环氧结构胶的热变形温度影响显著,提高固化温度、延长固化时间可以大幅提高结构胶的热变形温度;23℃1d+40℃1d可作为热变形温度快速检测的固化条件;对耐热性有较高要求的加固工程可采用升温固化的方法,不仅可以提高结构胶耐热性能,还可以缩短工期.
3)固化剂、稀释剂、增韧剂对环氧结构胶的热变形温度有较大影响.当采用改性脂环胺、酚醛胺等刚性较大的固化剂、官能度较高的环氧稀释剂和“海岛结构”橡胶弹性体增韧剂时,结构胶的热变形温度较高.
4)综合考虑结构胶的耐热性能、韧性与粘度等技术指标的要求,配方优化后结构胶能满足规范I类A级压注型粘钢结构胶的要求,热变形温度达到65.9℃.
参考文献
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