无溶剂建筑结构胶的制备与性能
    樊庆春1,黄茂喜2,蒋伟3,贺曼罗4
    (1.武汉工程大学绿色化工过程省部共建教育部重点实验室,湖北武汉430074; 2.武汉森茂精细化工有限公司,湖北武汉430223; 3.北京东洋工程有限责任公司,北京100023; 4.中科院大连化学物理研究所,辽宁大连116023)
    摘要:以活性增韧剂CYH-277对环氧树脂进行稀释、增韧,制备了无溶剂建筑结构胶粘剂。对活性增韧剂的 结构进行了表征,考查了CYH-277对环氧树脂黏度的影响,研究了固化物的热性能,并用扫描电子显微镜(SEM)表 征其形态结构,测试了制备的无溶剂建筑结构胶粘剂的力学性能。结果表明, CYH-277能够有效降低环氧树脂的 黏度,调整施工性能,改善环氧树脂胶粘剂的综合性能。
    关键词:环氧树脂;活性增韧剂;活性稀释剂;建筑结构胶粘剂
    中图分类号:TQ437+. 1;TQ433. 4+37 文献标识码:A 文章编号:1001-5922(2008)12-0008-04
    环氧树脂由于具有优异的粘接性能、力学性能、 耐化学介质性能、绝缘性能和灵活的施工性能,而在 建筑加固领域得到广泛应用并呈现良好的发展前 景[1,2]。环氧树脂由于黏度大、固化物较脆、易于开 裂,其应用领域受到了限制[1~4]。为了改善环氧树脂 的韧性,一般采用液体聚硫橡胶、尼龙、反应性丁腈橡 胶等弹性体进行改性[3~9],但胶液的黏度较大、流动性 较差,不利于施工和应用;采用小分子增塑剂进行改 性往往导致热性能和力学性能下降。本研究采用活 性增韧稀释剂CYH-277制备了无溶剂建筑结构胶并 测试了其性能。
    1 实验部分
    1.1 主要原材料
    环氧树脂,巴陵石化公司环氧树脂事业部;CYH- 277(反应型环氧增韧剂),武汉森茂精细化工有限公 司;改性胺固化剂,市购;助剂。
    1.2 结构表征
    采用傅立叶红外光谱仪(Nicolet Impact 420型, 美国)对CYH-277进行结构表征。 样品经液氮冷冻并立即折断,真空干燥,并在截 面上镀金后由扫描电镜(SEM, S-570, Hitach,i Japan) 观察,拍照。
    1.3 样品制备
    将环氧树脂与一定量CYH-277充分混合,加入配 合量的固化剂,充分混合,置入模具中,室温固化7 d 后进行各项性能测试。 将环氧树脂、CYH-277、填料、助剂按照一定比例 混合,充分研磨得到无溶剂建筑结构胶甲组分。将甲 组分与固化剂按照一定比例混合制样,充分固化后根 据相关标准进行性能测试。
    1.4 性能测试
    动态力学热分析(DMTA)在动态力学热分析仪 (DMTA-Rheometric Scientific Co., USA)上进行。测 试频率为1Hz,温度范围为-50~280℃,液氮冷却降 温,升温速率为5℃/min。 用万能电子拉力机(CMT-6503,深圳新三思试验 设备公司)根据相关标准测试胶粘剂的性能,3次平行 测量结果的算术平均值作为最终数据。
    2 结果与讨论
    2.1 CYH-277的红外光谱
    图1是活性增韧剂CYH-277的红外吸收光谱。 2 931cm-1,2 857 cm-1(-CH2-伸展峰),是环己环 结构的特征峰; 965 cm-1是环氧基的吸收峰; 3 442 cm-1是羟基的吸收峰,说明分子链中含有羟基、环氧 基等活性基团。
    
    由于增韧剂CYH-277黏度低,其与环氧树脂混合 可以降低环氧树脂黏度,利于减少溶剂用量。由图2 可以看出,随着增韧剂用量的增加,黏度是逐渐减小 的。当CYH-277用量达40%,体系黏度变化趋缓。
    2.5 扫描电子显微镜(SEM )分析
    图3为样品断面的形貌图。
    
    从图3a可以很清楚地看出,未改性环氧树脂呈 典型的脆性断裂形貌。引入CYH-277链段后,形成 了许多细小的裂纹,吸收了大量的冲击能量,阻止了 裂纹的发展,这充分说明了CYH-277的增韧效果。
    2.6 动态力学性能
    图4、图5分别为增韧剂CYH-277对固化物动 态力学损耗和固化物储能模量的影响。
    
    动态力学分析是研究聚合物结构、分子运动和 性能的有效手段,反映有关聚合物的玻璃化转变、结 晶、相分离等结构信息,由于其动态特性,根据动态 力学分析得到的Tg高于由DSC得到的Tg[10]。 图4、5中, a样品为未改性环氧树脂, b样品添 加了20% CYH-277。由图4可以看出,所有样品具 有一个明显的动态力学损耗峰,表明其具有良好的 相容性。
    加入CYH-277后,动态力学损耗峰向低温 移动,这是由于交联密度减小导致Tg降低所致。由 于CYH-277分子运动能力强,损耗峰峰值增大,预示 着受到冲击时能够吸收更多的能量并提高冲击强 度。损耗峰的峰温(tanδ达到峰值时的温度)即为聚 合物的Tg。Tg对动态力学损耗峰的高度和面积有 极大影响,动态力学损耗峰的高度和形态反映聚合 物软段基体的相容性、规整度、分子运动,损耗峰的 峰温反映聚合物的微观相分离程度[11]。 由图5可以看出,所有样品显示一个较强的弛 豫,表明其具有良好的相容性,这与其他增韧剂的效 果是不同的,储能模量的急剧下降意味着发生了玻 璃化转变。
    2.7 力学性能
    表2~表4为按照一定配比制备的建筑结构胶 的性能。
    
    从表4可以看出,使用CYH-277能够大幅度改 善建筑结构胶的综合性能,所有样品都能够达到A 级品的技术标准,尤其是不挥发物含量和湿热老化 后拉剪强度降低率,这也是行业普遍关注和较为棘 手的技术问题。
    3 结论
    (1)CYH-277对环氧树脂具有较强的活性稀释 能力,且与环氧树脂具有良好的相容性;
    (2)CYH-277分子结构中含有活性基团,可与环 氧树脂进行反应性增韧;
    (3)CYH-277能够大幅度改善建筑结构胶的综 合性能,达到A级品的技术标准,而且成本较低,还 可以防止环氧树脂冬季结晶,改善施工性能。
    参考文献：略
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