环氧树脂人造大理石的研制_李会录

不同含量（相对于 100 份质量的环氧树脂而言） 填料的表面与断面形貌见图 3，经酸、碱腐蚀、热 老化后的表面与断面形貌（填料质量分数为 90%） 见图 4。
由图 3 可以看出，随着填料比例的增大固化物 表面的光洁度也随之逐渐变差，表面起泡逐渐减 少；
第1期
李会录等：环氧树脂人造大理石的研制
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Ⅰ
红外分析：采用 WQF-310 型傅里叶变换红外 光谱仪，KBr 压片。
扫描电镜 （SEM） 分析：用日本 JSM-6680LV 型扫面电竞，冲击断面表面喷碳，加速电压 20 kV。
冲击强度性能测试：用承德精密试验机有限公 司 JC-25 型摆锤冲击试验机，无缺口试样，按 GB/T 1043—2008 测试。
本文以 GELR-128 环氧树脂为基体树脂，石 英砂为填料，双氰胺为固化剂，咪唑为促进剂，添 加活性稀释剂（烯丙基缩水甘油醚 AGE）、偶联剂 （KH-550）等制备环氧树脂型人造大理石。 1 实验部分 １．１ 原材料
环氧树脂（GELR-128）、双氰胺，工业品，宏
昌电子材料股份有限公司；咪唑、偶联剂 （KH550），工业品，德固萨有限公司；烯丙基缩水甘油 醚（AGE），工业品，上海精细化工研究所；石英砂 （GB/T 7671—1999），工业品，厦门艾思欧标准砂 有限公司。 １．２ 试样的制备
将适量的环氧树脂（GELR-128），8%的固化剂 双氰胺、0.5%的促进剂咪唑（均相对于环氧树脂质 量而言）混合并搅拌均匀，然后加入适当比例的填 料，经过充分搅拌，再加入质量分数为 5%的活性 稀释剂 AGE（相对于环氧树脂质量）与 1%的偶联
【收稿日期】 2014-05-12；【修回日期】 2014-05-26 【基金项目】 国家自然科学基金项目（No.21204072）资助。 【作者简介】 李会录（1967—），男，博士，副教授，主要从事胶粘剂、密 封剂及封装材料等方面的研究。 E-mail：skc12345@.
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
（a）表面形貌
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅲ
（b）断面形貌 注：Ⅰ（85%）、Ⅱ（87%）、Ⅲ（90%）、Ⅳ（92） 图 3 填料含量不同的环氧人造大理石的
表面和断面的 SEM 照片 Fig.3 Surface and cross-section SEM photographs of
epoxy artificial marble with different filler content
第 30 卷第 1 期 2015 年 1 月
热固性树脂
Vol. 30 No.1 Jan. 2015
Thermosetting Resin
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环氧树脂人造大理石的研制
李会录 1，邵康宸 1，韩江凌 1，董佳佳 1，刘 文 2
（１． 西安科技大学材料科学与工程学院，陕西 西安 ７１００５４；２． 湖南警察学院，湖南 长沙 ４１０１３８）
在固化条件为 80 ℃/1 h + 120 ℃/1 h，环氧树 脂人造大理石固特征吸收峰明显减弱，说明该环
氧树脂人造大理石在固化条件为 80 ℃/1 h + 120 ℃/1 h
下基本上可固化完全。由此可以确定环氧树脂人造
大理石固化条件为 80 ℃/1 h + 120 ℃/1 h。
0引言 目前市场上有机人造大理石大多是以不饱和树
脂 为 胶 粘 剂 制 得 [1，2]， 因 其 存 在 耐 候 性 差 ， 易 黄 变 等缺点，限制了它的应用范围。环氧树脂具有粘接力 大、粘接强度高、固化收缩率小、抗蠕变性强、尺寸 稳定性好、耐热老化、耐酸碱、耐久性优良，毒害性 低等优良性能，从而被广泛应用于涂料、胶粘剂、玻 璃钢、层压板、电子浇铸、灌封、包封等领域。因 此研制环氧树脂型人造大理石具有广泛的意义。
粒度的石英砂为填料，添加质量分数 ９０％，固化工艺为 ８０℃／１ ｈ ＋ １２０℃／１ ｈ 时，制得的环氧人造大理石冲击强度
可达 ５．１３ ｋＪ／ｍ２，且具有较好的耐酸碱腐蚀和耐热老化性。
关键词：环氧树脂；人造大理石；填料；粒度；冲击强度；耐酸碱性；热老化
中图分类号：TQ323.5
文献标识码：A
文章编号：1002 － 7432（2015）01－0049-03
DOI:10.13650/ki.rgxsz.2015.01.019
Development of epoxy resin artifical marble
LI Hui-lu1，SHAO Kang-chen1，HAN Jiang-ling1，DONG Jia-jia1，LIU Wen2 （1. College of Materials Science and Engineering，Xi'an University of Science and Technology，Xi'an 710054，
人造大理石表面和断面的 SEM 照片 Fig.4 Surface and cross-section SEM photographs of
epoxy artificial marble after acid and alkali etching and heat aging
图 2 填料堆砌示意图 Fig.2 Schematic diagram of packing stuffing
由图 2 可以看出，若填料仅由 600 目的石英砂 组成， 则颗粒堆砌后空隙大， 强度小； 若填料是 由 1 000 目和 600 目的石英砂混合组成， 则颗粒堆 砌后空隙小， 强度大。因此， 减小填料颗粒之间 的空隙是提高产品强度的重要途径。 ２．３ ＳＥＭ 分析
力 学 性 能 测 试 ： 用 济 南 市 宏 远 机 械 厂 WD－ WDZE-50 型微机控制电子万能试验机，按 GB /T 2567—2008 测试。
耐酸碱、热老化测试：分别在质量分数为 10%的 NaOH 和 5%的 HCl 中浸泡 7 d，在 120 ℃条 件下经过 24 h 热老化，按 GB /T 3857—2005 测试。 2 结果与讨论 ２．１ 环氧树脂人造大理石固化体系的确定
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热固性树脂
第 30 卷
剂 KH -550（相对于填料质量），充分搅拌混合均 匀。将混合好的体系加入模具中，给予一定的力， 使模具充分填实。完全固化后自然冷却到室温，脱 模进行性能测试。固化初始温度低于固化温度 10 ℃的烘箱中 1～2 h 后，以 10 ℃为梯度逐步升高 温度，30 min 内升温至固化温度（样品尺寸 150 mm × 70 mm）。 １．３ 性能测试及表征
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
度下降幅度较大，可能是由于碱与二氧化硅反应生 成硅酸钠而致。 经过热老化后的大理石冲击强度 也有所降低，但减少幅度较小，这是由于人造大理 石与填料之间是依靠环氧树脂聚合产物来粘接起来 的，经过热老化处理后，环氧树脂聚合产物发生降 解反应，因此导致人造大理石的力学性能下降[5]。
表 2 填料含量对环氧人造大理石冲击强度的影响 Tab.2 Effect of filler content on the impact strength of
填料 树脂
823 固化后
2 923 3 457
1 621 固化前
823 1 5111 228
1 380 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500
温度 / ℃
图 1 固化前后环氧人造大理石的 FT-IR 曲线
Fig.1 FT-IR curves of epoxy artificial marble before and
摘 要：以 ＧＥＬＲ－１２８ 环氧树脂为基体树脂，石英砂为填料，双氰胺为固化剂，咪唑为促进剂，添加活性稀释剂
烯丙基缩水甘油醚（ＡＧＥ）和偶联剂（ＫＨ－５５０）等制备了环氧树脂人造大理石。通过红外光谱，电镜分析及力学性
能、耐酸碱性和热老化性能测试研究了填料粒径大小和用量对环氧人造大理石性能的影响。结果表明，使用混合
２．２ 填料粒度对大理石力学性能的影响
在其他条件相同的情况下，研究了石英砂粒度
对大理石力学性能的影响，见表 1。
表 1 石英砂粒度对大理石力学性能的影响
Tab.1 Effect of quartz sand size on the mechanical
properties of marble
粒度（石英砂）/目 弯曲强度/MPa 抗折强度/MPa 冲击强度（/ kJ·m-）2
after curing
由图 1 固化前的 FT-IR 曲线可知： 3 457 cm-1 处是—OH 的伸缩振动特征吸收峰；2 923 cm-1 处是 —CH3、—CH2—的伸缩振动特征吸收峰；1 511~ 1 621 cm-1 处是苯环骨架的振动吸收峰；1 380 cm-1、 1 228 cm-1 处是 C—H 的面内弯曲振动、面外弯曲 振动的特征吸收峰； 823 cm-1 处是环氧基团的特征 吸收峰。由固化后的 FT-IR 曲线可以看出，在 823
China；2. Hunan Police Academy，Changsha 410138，China）
Abstract：Ｔｈｅ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｍａｒｂｌｅ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｕｓｉｎｇ ＧＥＬＲ－１２８ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ａｓ ｍａｔｒｉｘ ｒｅｓｉｎ，ｑｕａｒｔｚ ｓａｎｄ ａｓ ｆｉｌｌｅｒ， ｄｉｃｙａｎｄｉａｍｉｄｅ ａｓ ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ，ｉｍｉｄａｚｏｌｅ ａｓ ｃｕｒｉｎｇ ｃａｔａｌｙｓｔ ａｎｄ ａｄｄｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｄｉｌｕｅｎｔｓ ａｌｌｙｌ ｇｌｙｃｉｄｙｌ ｅｔｈｅｒ （ＡＧＥ）ａｎｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｇｅｎｔ （ＫＨ－５５０）． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｆｉｌｌｅｒ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ａｎｄ ａｍｏｕｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｅｐｏｘｙ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｍａｒｂｌｅ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ＦＴＩＲ，ＳＥＭ ａｎｄ ｔｅｓｔｉｎｇｓ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ，ｈｅａｔ ａｃｉｄ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ａｇｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｅｐｏｘｙ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｍａｒｂｌｅ ｗａｓ ｕｐ ｔｏ ５．１３ ｋＪ／ｍ２ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｒｂｌｅ ｈａｄ ｇｏｏｄ ａｃｉｄ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｈｅａｔ ａｇｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｅｄ：ｍｉｘｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｑｕａｒｔｚ ｓａｎｄ ａｓ ｆｉｌｌｅｒ，ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ ９０％ ａｎｄ ｃｕｒｉｎｇ ａｔ ８０ ℃ １ ｈ＋１２０ ℃ １ ｈ． Key words：epoxy resin；artificial marble；filler；particle size；impact strength；acid and alkali resistance；heat aging