不同填料的配比对医院建筑修缮用胶粘剂影响研究

王姣 赵立华

摘 要：针对填料种类和填料复配对胶粘剂试样稠度、拉剪强度和压剪强度的影响问题，优化了填料复配比例。结果表明，在进行填料复配处理后，ZT-100/A23复配体系的稠度相对ZT-100有所增加，可以一定程度上解决稠度大而难以搅拌的问题。随着ZT-100/A23填料配比或者ZT-100/400A填料配比从1∶2增加至9∶1，胶粘剂试样的拉剪强度和压剪强度都呈现先增加后减小的特征，在填料配比为1∶1时取得拉剪强度和压剪强度最大值。胶粘剂体系的热重从大至小顺序依次为：A23、ZT-100/A23、ZT-100；复配填料胶粘剂的热重介于2种单一填料之间，且填料A23的耐热性能最好，ZT-100/A23填料的耐热性次之。

关键词：医院修缮；胶粘剂；填料种类；填料复配；力学性能

中图分类号：TQ433.4+37

文献标志码：A文章编号：1001-5922（2024）03-0027-04

Research on the effect of different filler proportions on adhesives for medical building repair

WANG Jiao1，ZHAO Lihua2

（1.The Fourth Hospital of Hebei Medical University，Shijiazhuang 050011，China;

2.North China University of Science and Technology，Tangshan 063210，Hebei China）

Abstract：In response to the influence of filter types and combinations on the viscosity，tensile shear strength，and compressive shear strength of adhesive samples，the filler combination ratio was optimized.The results showed that after the filler compounding treatment，the viscosity of the ZT-100/A23 compounding system increased compared to ZT-100，which solved the problem of high viscosity and difficulty in stirring to some extent.As the ratio of ZT-100/A23 filler or ZT-100/400A filler increased from 1∶2 to 9∶1，the tensile and compressive shear strength of the adhesive sample showed a characteristic of first increasing and then decreasing.The maximum values of tensile and compressive shear strength were obtained when the filler ratio was 1∶1.The thermal weight of the adhesive system in descending order was： A23，ZT-100/A23 and ZT-100.The thermal weight of the composite filler adhesive was between two types of single fillers，and the heat resistance of filler A23 was the best，followed by the heat resistance of ZT-100/A23 filler.

Key words：hospital repair;adhesive;type of filler;filler compounding;mechanical property

为了有效利用并适当扩大医疗用房面积，急需对大型医院建筑进行修缮，这个过程中不可避免需要用到修复用环氧树脂胶粘剂［1］。要确保医院修缮项目进度合理、工程质量过硬，需要加强对修复胶粘剂的控制［2］;其中，环氧树脂胶粘剂以其性能稳定、韧性好和使用寿命长等特点［3］已在建筑修复工程中应用较为广泛，这就需要对组成环氧树脂胶粘剂的成分配比进行优化［4-7］，填料作为环氧树脂胶粘剂的重要组成部分的研究报道较少［8-9］，具体填料选择和复配比例等对胶粘剂力学性能的影响规律也不清楚［10-12］。在此基础上，基于项目进度管理的医院修复用胶粘剂需要，考察了调料种类和填料复配对胶粘剂试样稠度、拉剪强度和压剪强度的影响，并优化了填料复配比例。

1 材料与方法

1.1 试验原料

為制备出医院修缮用环氧树脂胶粘剂，选取市售128R型双酚A环氧树脂（50 phr）、6610型固化剂（5 phr）、AGE稀释剂（5 phr）、PPG-2000型增韧剂（5 phr）、DMP-30型促进剂（1 phr）、HL-200型触变剂（2.5 phr）、KH-500偶联剂（1.5 phr）和不同填料（余量）为原料，其中，“phr”为每100份中添加的含量。

试验选取了4种市售无机填料，分别为ZT-100轻质碳酸钙、A23重质碳酸钙、400A滑石粉和10-HB重晶石粉，平均粒径分别为0.07 、1.98、9.92和3.48 μm，吸油值分别为22.4、18.9、57.4和17.8 g/（100 g）。

1.2 胶粘剂试样制备

按照预设的胶粘剂成分配比制备胶粘剂，制备过程中预先加入环氧树脂、稀释剂、增韧剂，并在室温真空条件下持续搅拌30 min，去泡后加入偶联剂和填料并继续真空攪拌，脱泡后得到组分A；按照预设的胶粘剂成分配比加入固化剂、促进剂并在室温真空条件下持续搅拌30 min，去泡后加入偶联剂和填料并继续真空搅拌，脱泡后得到组分B。将组分A和组分B按照一定质量比混合均匀，均匀涂抹在石材基材表面，压实后固化得到粘接性能测试试样［13］，其中，拉剪和压剪性能测试试样的胶接面积分别为25 mm×12.5 mm和50 mm×20 mm。

1.3 测试方法

取20 mL胶粘剂置于2个玻璃板间，用2 kg砝码加载2 min，以胶粘剂扩散的直径作为稠度［14］；根据JC 887—2001《干挂石材幕墙用环氧胶粘剂》标准［15］对胶粘剂式样进行压剪强度和拉剪强度测试，每个试样取6根并以测试结果平均值作为最终结果，并根据GB/T 16997《胶粘剂主要破坏类型的表示法》记录破坏类型［16］；采用210B4型热重分析仪测试胶粘剂的热重曲线；使用日立S-4800型扫描电子显微镜观察断口形貌。

2 试验结果与分析

2.1 填料选择

表1为不同填料的胶粘剂的稠度（C）、拉剪强度（Ls）和压剪强度（Ys）测试结果。

由表1可见，当选取轻质碳酸钙为填料时，组分A稠度为81 mm、组分B稠度为73 mm，胶粘剂试样的拉剪强度为11.1 MPa、压剪强度为22.3 MPa、浸水7 d拉剪强度为25.7 MPa、80 ℃下7 d压剪强度为26.1 MPa；当选取重质碳酸钙为填料时，组分A稠度为156 mm、组分B稠度为121 mm，胶粘剂试样的拉剪强度、压剪强度、浸水7 d拉剪强度和80 ℃下7 d压剪强度都相对选取轻质碳酸钙为填料时有所减小；当选取滑石粉为填料时，组分A稠度为106 mm、组分B稠度为91 mm，胶粘剂试样的拉剪强度为7.1 MPa、压剪强度为16.1 MPa、浸水7 d拉剪强度为25.1 MPa、80 ℃下7 d压剪强度为25.4 MPa；当选取重晶石粉为填料时，组分A和组分B稠度都较大，胶粘剂试样的拉剪强度为8.1 MPa、压剪强度为17.5 MPa、浸水7 d拉剪强度为20.8 MPa、80 ℃下7 d压剪强度为25.6 MPa。可见，选取不同填料时，胶粘剂的稠度以及试样的拉剪强度和压剪强度都会发生变化。

进一步对填料进行复配，并研究了填料复配对医院修缮用胶粘剂强度的影响，结果如表2所示，复配比例为1.5∶1。

由表2可见，当选取ZT-100/A23复配时，组分A稠度为106 mm、组分B稠度为91 mm，胶粘剂试样的拉剪强度为11.7 MPa、浸水7 d拉剪强度为23.1 MPa、压剪强度为26.8 MPa；当选取ZT-100/400A复配时，组分A稠度为98 mm、组分B稠度为83 mm，胶粘剂试样的拉剪强度为10.1 MPa、浸水7 d拉剪强度为20.2 MPa、压剪强度为25.9 MPa。对比分析可知，在进行填料复配处理后，ZT-100/A23复配体系的稠度相对ZT-100有所增加，可以一定程度上解

决稠度大而难以搅拌的问题。

2.2 填料配比优化

图1为ZT-100/A23填料配比对胶粘剂试样拉剪强度和压剪强度的影响。

由图1可见，随ZT-100/A23填料配比从1∶2增加至9∶1，胶粘剂试样的拉剪强度和压剪强度都呈现先增加后减小的特征，在ZT-100/A23填料配比为1∶1时取得拉剪强度和压剪强度最大值。主要是因为这2种填料的平均粒径不同，在复配过程中尺寸较小的颗粒可以填充到大颗粒中，使得胶粘剂体系更加密实［17］，并表现出较好的力学性能。

图2为ZT-100/400A填料配比对胶粘剂试样拉剪强度和压剪强度的影响。

由图2可见，随着ZT-100/400A填料配比从1∶2增加至9∶1，胶粘剂试样的拉剪强度和压剪强度也都呈现先增加后减小的特征，在ZT-100/400A填料配比为1∶1时取得拉剪强度和压剪强度最大值。这主要是因为填料400A为层片状结构，在复配过程中尺寸较小的400A颗粒可填充到大颗粒中，使得胶粘剂体系更加密实，拉剪强度和压剪强度会因此而增大；但当400A填料增到一定程度时，胶粘剂体系中的缝隙已经被小颗粒填满［18］，继续增加400A填料只会产生局部堆积，造成分散不均匀的现象而降低拉剪强度和压剪强度。

从图1和图2的测试结果可知，ZT-100/A23填料配比为1∶1时胶粘剂的拉剪强度和压剪强度要高于ZT-100/400A填料配比为1∶1的胶粘剂试样。

进一步对不同ZT-100/A23填料配比的胶粘剂试样的断口形貌进行了观察，结果如图3所示。

由图3可见，当ZT-100/A23填料配比为1∶1时，胶粘剂体系中当ZT-100和A23填料分散都较为均匀、致密，未见异常聚焦或者缺陷存在；随着ZT-100/A23填料配比增加，在胶粘剂体系中可以发现局部填料聚集和团聚，影响胶粘剂体系的均匀性和致密性，相应的拉剪强度和压剪强度会减小［19］，这与前述的力学性能测试结果相吻合。

图4为单一填料和复配填料胶粘剂的热重曲线。

由图4可知，随温度上升，ZT-100填料、ZT-100/A23复配填料和A23填料的热重曲线都较为相似，在温度为350～450 ℃时，胶粘剂体系的热重降低较为明显（对应胶粘剂体系中C—O结构的断键［20］）；在其余温度下热重相对较为平稳。此外，对比分析可知，在温度为550 ℃时，胶粘剂体系的热重从大至小顺序依次为：A23、ZT-100/A23、ZT-100。由此可得出，复配填料胶粘剂的热重介于2种单一填料之间，且填料A23的耐热性能最好，而ZT-100/A23填料的耐热性次之。结合医院修缮用胶粘剂的应用需求，适宜选取ZT-100/A23填料配比为1∶1的填料制备胶粘剂。

3 结语

（1）当选取ZT-100/A23复配时，组分A稠度为106 mm、组分B稠度为91 mm，胶粘剂试样的拉剪强度为11.7 MPa、浸水7 d拉剪强度为23.1 MPa、压剪强度为26.8 MPa。当选取ZT-100/400A复配时，组分A稠度为98 mm、组分B稠度为83 mm，胶粘剂试样的拉剪强度为10.1 MPa、浸水7 d拉剪强度为20.2 MPa、压剪强度为25.9 MPa;

（2）随着ZT-100/A23填料配比从1∶2增加至9∶1，胶粘剂试样的拉剪强度和压剪强度都呈现先增加后减小的特征，在ZT-100/A23填料配比为1∶1时取得拉剪强度和压剪强度最大值。随着ZT-100/400A填料配比从1∶2增加至9∶1，胶粘剂试样的拉剪强度和压剪强度也都呈现先增加后减小的特征，在ZT-100/400A填料配比为1∶1时取得拉剪强度和压剪强度最大值;

（3）ZT-100填料、ZT-100/A23复配填料和A23填料的热重曲线都较为相似，在温度350～450 ℃时，胶粘剂体系的热重降低较为明显，而在其余温度下热重相对较为平稳。在温度为550 ℃时，胶粘剂体系的热重从大至小顺序依次为：A23、ZT-100/A23、ZT-100;

（4）基于项目进度管理的医院修缮用胶粘剂的填料优选ZT-100/A23填料配比为1∶1，此时胶粘剂试样具有良好的力学性能。

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收稿日期：2023-11-21；修回日期：2024-02-21

作者简介：王 姣（1989-），女，工程师，研究方向：医院基建项目质量与建筑材料；E-mail：wjtdgg2008@126.com。

基金项目：河北省卫生健康委医学科学研究课题计划项目（项目编号：20230850）。

引文格式：王 姣，赵立华.不同填料的配比对医院建筑修缮用胶粘剂影响研究［J］.粘接，2024，51（3）：27-30.