环保型无溶剂建筑结构胶粘剂的研制

2011-10-13崔梓杰于钦萍王炜

天津化工 2011年1期

关键词：无溶剂滑石粉稀释剂

崔梓杰，于钦萍，王炜

（中冶工程材料有限公司，北京100088）

环保型无溶剂建筑结构胶粘剂的研制

崔梓杰，于钦萍，王炜

（中冶工程材料有限公司，北京100088）

本文主要介绍了室温固化无溶剂建筑结构胶粘剂的配方组成、性能。包括活性稀释剂、不同粉料体系对胶粘剂胶性能的影响。

建筑结构胶；常温固化；活性稀释剂

YJ-建筑结构胶是我院上个世纪80年代中期的科研成果，在人民大会堂结构加固、北京人民文化宫、首都机场航站楼，中国历史博物馆、北京西站等多个重要工程改造中的得到应用[1]。本文介绍的MCC-无溶剂环保型建筑结构胶粘剂，在原产品上进行改进，做到无毒、环保、并具有更高的机械强度。

1 实验部分

1.1 实验原料

环氧树脂：618型，岳阳石油化工总厂；增韧环氧树脂，株洲世林化工有限公司；活性稀释剂：丁基缩水甘油醚，安徽恒远化工有限公司；韧性树脂：武汉森茂精细化工有限公司；消泡剂：德国BYK公司；石英粉：河北灵寿粉料厂；滑石粉，北京昌平上苑粉体厂，600目；石英砂：河北灵寿粉体厂，40～70目；白炭黑：浙江英洛华化工有限公司；改性胺固化剂：北京科贝灵公司。

1.2 实验设备

电子万能试验机，BY121A，博宇翔达有限公司；旋转黏度计，NDJ－79，同济大学机电厂；真空捏合机（DL－02），湖南固特邦技术发展有限公司；电子天平，JJ500，常熟双杰仪器厂。

1.3 配方设计

无溶剂建筑结构胶粘剂为双组分反应型胶粘剂，由甲乙两组分组成，配方如下：

甲组分(g)：环氧树脂618 50～80，韧性树脂10～15，活性稀释剂5～8，消泡剂1～3，石英粉30～50，滑石粉15～30，石英砂20～30，白炭黑1～3。

乙组分（g）：改性胺固化剂10～25。

1.4 配制工艺

将韧性树脂、活性稀释剂、消泡剂按顺序分别加入树脂618中分散至均匀，加入白炭黑分散至无干粉料，继续加入滑石粉、石英粉和石英砂，直至混合至均一稳定。

2 实验结果

2.1 力学性能测试

表1 力学性能

3 结果与讨论

3.1 环氧树脂的影响

双酚A型6101环氧树脂软化点在12～20℃，因在低温时黏度增加较大，加工变得十分困难；双酚A型环氧树脂618相对分子质量低，由于分子链的较短，涂层的柔韧性降低，脆性增大，但通过增韧改性，能够达到目标要求。综合以上环氧树脂的特点，为得到具有良好的加工性能，较长的施工期效、防腐性能和低温可操作性，以双酚A型环氧树脂618环氧树脂作为环氧涂料的主要基料。

3.2 增韧树脂的选择

未改性环氧胶粘剂固化后伸长率低，脆性大，当粘接部位承受外力时，容易产生裂纹，并迅速扩展，导致胶层开裂，也不耐疲劳。增韧树脂一般含有活性基团，能与胺基反应，但应用到环氧胶粘剂中主要存在以下问题：①少量加入对胶黏剂的韧性改善不明显；②同固化剂、环氧树脂相容性差，固化后不完全相容，并伴有相分离的情况。通过相容性实验的筛选，最终选择聚氨酯改性环氧树脂，加入到配方后与环氧树脂混容性好，对胶粘剂力学性能没有影响，而断裂伸长率和弹性模量都大幅度提高，超过标准要求50%以上。

3.3 活性稀释剂的选择

目前，活性稀释剂具有低毒性、低蒸气压，弱反应性，较好的稀释效果，使非极性表面获得改善。混合树脂（环氧树脂618和聚氨酯改性环氧树脂）自身黏度较高，为进一步降低树脂黏度，得到合适的混合树脂黏度，对应使用不同的活性稀释剂对混合树脂进行稀释，图1是不同稀释剂对混合树脂的粘度影响曲线。

结合上面的曲线，我们选择了稀释效果较好的4种活性稀释剂，添加到胶粘剂中，考察不同活性稀释剂对胶粘剂性能的影响。具体见表2。

综合图1活性稀释剂对混合树脂效果的影响和不同稀释剂对体系性能的影响，最终选择使用稀释效果好、气味小、毒性低、力学性能好的丁基缩水甘油醚作为体系的稀释剂。

3.4 填料的影响

填料的添加，不仅能降低成本，同时能提高胶粘剂其他性能。滑石粉线膨胀系数大，体积膨胀系数较小，因此，滑石粉的添加可以改变胶粘剂的线膨胀系数，且滑石粉是由片状和纤维状两种形态混合存在，用在胶粘剂中有利于防止开裂和减缓胶粘剂贮存时的沉降，并可防止流挂；石英粉吸油量低，对体系的增稠效果不明显，因此选择使用；为了调整更好的极配，加入少量的石英砂，降低成本的同时使体系具有更好的密实度。