1.余英丰，2.杨植震，2.俞蕙，1.詹国柱，1.杨鵾

(1．复旦大学高分子科学系，聚合物分子工程教育部重点实验室,上海200433；2.复旦大学文博系，上海200433)

摘要:研究了固化温度和填料对文物用双组分环氧胶粘剂力学性能的影响。红外分析表明，目前文物界普遍使用的国产3A万能胶，其主要组分为双酚A环氧树脂和脂肪胺/聚酰胺固化剂。以其作为研 究对象，确定了适当的固化温度和填料用量，使环氧胶粘剂具有较好的操作性和粘接强度。

关键词：文物；环氧胶粘剂；固化温度；填料

中图分类号：TQ433.437文献标识码：B文章编号：1001-5922（2009）02-0079-02

1.前言

20世纪60年代以来,环氧树脂在多种文物，如古陶瓷 器、石窟、壁画、古玉器、家具和古建筑等的修复工艺 中,作为胶粘剂被广泛使用。而在古陶瓷修复工作中,胶粘剂的选取主要依靠经验和业界偏好，例如双组分环氧树脂3A胶。3A胶全名为全透明AAA超能胶，其A组分为树脂,红色包装，B组分为固化剂,蓝色包装。

当前使用中突出的问题是修复师因为缺乏对3A胶性能的了解,在瓷器修复时，固化温度和粉料添加量都比较随意，粘接质量难以保证。由于文物碎片间的粘合面积一般较小，所以对胶粘剂粘接强度要求较高，而确定最佳固化温度和无机填料添加量是保证粘接质量的重要因素。

2.实验和测试

2.1 主要原料

合众牌AAA超能胶，A组分为无色透明液体，相对密度1.16；B组分为无色(或微黄色)透明液体，相对密度为1.00±0.02，浙江黄岩光华胶粘剂厂；滑石粉，300目，市售。

2.2 测试方法

红外表征采用Nicolet Nexus 470 FTIR光谱仪，样品用丙酮稀释后，在盐片上涂膜，然后在600~4 000cm-1间扫描取谱。实验胶粘剂体系的力学性能采用Instron1121静力材料试验机测试，根据记录所得的应力-应变曲线来求得样品的断裂伸长率和拉伸强度,据此来表征材料的力学性能。参照GB/T 7124—2008胶粘剂拉伸剪切强度测定方法。

3.结果与讨论

3.1胶粘剂成分分析

在3A胶的使用中，突出问题之一是固化剂黄变(室温 下，1~2年开始发黄，以后时间越长，黄色越深)，无法 用于青花瓷器、白瓷等素底色瓷器修复。

为了确定3A胶的成分，对A、B组分分别进行了红外分析。红外图谱表明，A组分主要为双酚A环氧树脂，乙组分主要是脂肪胺/酰胺类固化剂。

固化剂的发黄主要是由于胺或不饱和脂肪链的氧化造成的，所以若解决3A胶黄变问题，应从寻找耐黄变固化剂入手[3]。

3.2固化温度的影响

文物的特殊性决定了粘接通常只能在自然气候温度附近进行。因此，对未添加填料的环氧胶粘剂体系，在相同的湿度（真空）下，分别置于25、30、40和50℃的恒温真空烘箱中固化，24 h后取出样品，进行拉剪强度测试，每组3个样品，取平均值，结果见表1。

以往研究发现，温度过高对环氧树脂性能有一定负面影响，由于文物修复多半是手工操作，粘接环境不太可能在较高的环境温度下进行。但是低温时胶粘剂黏度很大，不利于界面润湿；若温度过高，由于固化太快可能会导致内应力太大，从而致使粘接性能下降。

由表1可知，固化温度对粘接强度影响不是太大，所以30℃左右为适宜的固化温度。

3.3填料对粘接性能的影响

在100份环氧树脂中分别加入25、50、75和100份的滑石粉，与固化剂混合后，在30℃、真空环境下固化24 h进行强度测试，结果如表2所示。

填料在环氧树脂胶粘剂中的主要作用是：减小热胀系数，提高耐热性，降低成本等[4]。适量的填料还可起补强作用。由表2可以看出，随着滑石粉的加入量增大，剪切强度也逐渐增大，但超过75份后，剪切强度明显下降。原因可能是填料用量太大会导致体系黏度急剧上升，使界面润湿变差；另一方面，填料的体积分数太大会导致环氧树脂难以形成连续相结构，从而使力学性能 急剧下降，所以填料以75份左右为宜。

4 结语

通过红外吸收光谱测定,3A胶的主要成分为双酚A环氧树脂和脂肪胺/酰胺类固化剂。胶粘剂的黄变主要来自胺类的氧化。在30℃左右固化，胶粘剂表现出较高的粘接强度和较好的操作性。在每百份树脂填料用量75份时，胶粘剂操作性和粘接强度较好。

参考文献

[1]程庸,蒋道银.古瓷艺术鉴赏与修复[M].上海：上海科技教育出版社，2001.169.

[2]罗婧,杨植震.汉代釉陶罐修复中的上色和开片制作[A].广西博物馆文集[C].第2集.2005.198-200.

[3]孙曼灵，等.环氧树脂应用原理及技术[M].北京:机械工业出版社,2002.

[4]殷立新，徐修成.胶粘基础与胶粘剂[M].北京:航空工业出版社,1988.