赵光宗 范世平 周海涛

摘要： 本文介绍了一种能够在室温下较快固化的环氧胶的研制。此胶粘剂具有良好的韧性与粘接性， 综合性能优良， 可以作为道钉胶、石材干挂胶等环氧胶。

关键词： 环氧树脂胶粘剂； 固化剂； 快速固化

［中图分类号］ ＴＵ５８．１   ［文献标识码］ Ｂ ［文章编号］ １６７１－ ３３６２ （２００６） ０２－ ００１３－ ０２

一、前 言

环氧树脂胶粘剂是胶粘剂中重要的品种之一，环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、不饱和聚酯） 等都有优良的粘接性能， 因此有万能胶之称 。

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。

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 小时固化） 、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足这些要求， 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－ 钢拉伸剪切强度。

３． 性能测试

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， １．５）、固化剂 Ａ（２０， ３０， ４０） ４ 个因素， 选用 Ｌ９ （ ４３） 正交表。正交实验结果及方差分析见表 １。

通过分析，我们可以看出，最佳组合为Ａ２Ｂ１Ｃ１Ｄ２， 对照实验方案， 该组合不存在， 因此必须补做该最优条件下的实验， 以确认指标是否最优。补做实验后， 得拉剪强度为 １２．０４， 的确是最佳方案。

（２） 改性脂环胺固化剂 Ｂ 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， １．５）、固化剂 Ｂ（２０， ２５， ３０） ４ 个因素， 选用 Ｌ９ （ ４３） 正交表。正交实验结果及方差分析见表 ２。

通过分析，我们可以看出，最佳组合为Ａ２Ｂ１Ｃ２Ｄ３， 对照实验方案， 该组合不存在， 因此必须补做该最优条件下的实验， 以确认指标是否最优。补做 Ａ２Ｂ１Ｃ２Ｄ３ 实验， 得到拉剪强度为 １９．２，确实是最优配方。

３． 确定最佳配方

通过以上两组实验， 我们可以看出使用改性脂环胺固化剂 Ｂ 的胶粘剂性能要优于使用改性脂肪胺固化剂得到的胶粘剂。所以选用固化剂 Ｂ 得到

了一个最优的配方， 即在 １００ 份 Ｅ－ ５１ 型环氧树脂中加入 ６ 份稀释剂， ４ 份增韧剂， １．５ 份偶联剂，同时配以 ３０ 份固化剂 Ｂ。

以上述配方为基础， 根据操作需要， 添加入适量触变剂、阻燃剂及填料， 得到最终的以固化剂 Ｂ为基础的一种胶粘剂， 其室温下 （ ２５℃） 固化 ２４小时后的拉剪强度为 ２１．６ＭＰａ。

４． 最佳配方胶粘剂的性能

最佳配方胶粘剂的性能见表 ３

四、结 论

运用正交实验方法， 进行了快速固化环氧树脂胶粘剂配方的优化设计， 得到了一种综合性能优良的胶粘剂。其低廉的成本、优良的性能， 能够用于道钉粘接， 石材干挂等多种场合， 能够满足土木建筑中的大部分要求。

参考文献

［１］ 王德中．环氧树脂生产与应用．化学工业出版社，２００１．６７１￣

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［２］ 贺曼罗．环氧树脂胶粘剂．中国石化出版社，２００４．２４￣３６

［３］ 朱明，赵士琦，张炜．Ｔ３１ 室温固化环氧树脂粘接性能的研究．２０００ （３） ：２７￣３０

［４］刘守贵，等．环氧树脂胺系固化剂改性综述．热固性树脂．１９９６ （４） ：４６