填料的品种和用量对环氧胶粘剂剪切强度的影响
胶粘剂的剪切强度
胶粘剂的剪切强度
摘要:
1.胶粘剂剪切强度的定义
2.影响胶粘剂剪切强度的因素
3.剪切强度的测试方法
4.剪切强度在实际应用中的重要性
正文:
胶粘剂的剪切强度是指在平行于胶粘剂粘接面的方向上,能够承受的最大负荷。
它是胶粘剂的一项重要性能指标,对于评估胶粘剂在实际应用中的性能有着重要的参考价值。
影响胶粘剂剪切强度的因素主要有以下几点:
1.胶粘剂的材质:不同的胶粘剂材质,其剪切强度差别较大。
例如,聚氨酯胶粘剂的剪切强度较高,而环氧树脂胶粘剂的剪切强度较低。
2.胶粘剂的厚度:胶粘剂的厚度会影响其剪切强度,一般来说,胶粘剂越厚,剪切强度越高。
3.粘接表面的质量:粘接表面的粗糙程度、清洁程度等因素会影响胶粘剂的剪切强度。
表面越粗糙,胶粘剂的剪切强度越高。
4.固化条件:固化条件对胶粘剂的剪切强度也有较大影响,如温度、湿度、固化时间等。
剪切强度的测试方法主要有单搭接拉伸剪切强度测试方法和直角撕裂强度测试方法。
其中,单搭接拉伸剪切强度测试方法最为常用,其测试原理是将胶
粘剂粘接在两个平板之间,然后通过拉伸的方式,测量胶粘剂在平行于粘接面的方向上能承受的最大负荷。
胶粘剂的剪切强度在实际应用中具有重要意义。
例如,在建筑行业中,粘接钢板、木材等材料时,需要选择剪切强度较高的胶粘剂,以保证粘接的牢固性;在电子行业中,需要用剪切强度较高的胶粘剂来粘接电子元件,以保证电子产品的性能稳定。
纳米填料对环氧树脂基底部填充胶性能的影响
纳米填料对环氧树脂基底部填充胶性能的影响
张昕;郭文利;梁彤祥
【期刊名称】《高分子材料科学与工程》
【年(卷),期】2009(25)1
【摘要】以纳米SiO2,TiO2,Al2O3,ZnO做为填料制备环氧树脂基的底部填充胶,研究了纳米填料对底部填充胶的吸水性、耐热性以及剪切强度的影响。
研究表明,添加少量纳米SiO2,Al2O3,ZnO颗粒可以改善填充胶的吸水性能,其中加入
3%ZnO纳米颗粒填充胶的吸水率最低。
纳米填料的加入可以提高填充胶的剪切强度和耐热性能。
综合考虑吸水性、耐热性和剪切强度指标,添加3%的ZnO颗粒可以制备出综合性能良好的底部填充胶。
【总页数】4页(P101-103)
【关键词】纳米填料;环氧树脂;吸水性;底部填充胶
【作者】张昕;郭文利;梁彤祥
【作者单位】清华大学核能与新能源技术研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TB383
【相关文献】
1.纳米填料对含长链取代基液晶环氧树脂固化动力学及热性能的影响 [J], 肖婉萍;周德文;吕满庚;梁利岩
2.聚合物-填料和填料-填料相互作用对填充硫化胶动态力学性能的影响(续3) [J],
王梦蛟
3.聚合物-填料和填料-填料相互作用对填充硫化胶动态力学性能的影响(续4) [J], 王梦蛟
4.聚合物-填料和填料-填料相互作用对填充硫化胶动态力学性能的影响(续完) [J], 王梦蛟;吴秀兰
5.填充聚合物—填料和填料—填料相互作用对填充硫化胶动态力学性能的影响(续1) [J], 王梦蛟
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氧化铝填料性能对环氧树脂浇注制品性能的影响_简本成
氧化铝填料性能对环氧树脂浇注制品性能的影响简本成1,2 陈燕1,2(1河南科技大学,洛阳 471000;2中国铝业股份有限公司郑州研究院,郑州 450041) 摘 要 通过对氧化铝作为填充料的环氧树脂浇注制品机械性能的研究,认为氧化铝的加入量、粒度及粒度分布对环氧浇注制品的弯曲强度、拉伸强度及冲击强度产生显著影响。
环氧浇注固化试样中氧化铝与树脂之比为350∶100,氧化铝中位粒径25μm 左右且粒度分布大小合理、相互匹配是获得高机械性能环氧浇注制品的较佳条件。
关键词 氧化铝填料 环氧树脂 浇注 绝缘 加入量 粒度作者简介:简本成(1967~),男,硕士研究生,高级工程师.主要从事多品种氧化铝新产品的研究开发. 近年来,随着SF 6封闭式组合电器(GIS )的普及,对高压电器设备中环氧浇注绝缘件的要求更加严格。
要求环氧树脂浇注绝缘件不仅具有高的电气绝缘性能及高的机械强度,还需具有优良的耐SF 6分解气体腐蚀的特性。
氧化铝作为一种具有高硬度、耐化学腐蚀的优质无机材料,广泛应用于高压电器设备GIS 的环氧树脂浇注绝缘件中。
氧化铝作为环氧树脂浇注绝缘件中的填充料,其作用不仅在于降低环氧树脂固化物的成本,还在于降低环氧树脂的反应放热值和固化收缩率,减小固化物线胀系数,提高环氧固化物的导热性、硬度及强度等性能。
本文通过实验,研究了氧化铝加入量、粒度大小及分布对环氧树脂浇注制品力学性能的影响。
1 实验材料和仪器1.1 材料(1)树脂 E -31环氧树脂;(2)填料 自制α-氧化铝填料;(3)固化剂 酸酐,上海金山化工厂生产。
1.2 仪器(1)NDJ -1型旋转式粘度计;(2)小型真空浇注设备,1套;(3)日本清新SKC -2000型光透式粒度分析仪;(4)新天牌XP1型高倍偏光显微镜;(5)电热恒温干燥箱;(6)TN -100B 型托盘扭力天平;(7)冲击实验机,弯曲实验机,拉力实验机。
2 实验方法将自制的填料氧化铝进行分级(用新天牌XP1型高倍偏光显微镜进行观察),分别对各粒级范围粉体进行测试,配制成不同中位粒径及粒度分布的填料氧化铝进行实验;用NDJ -1型旋转式粘度计测试浇注体系起始粘度(固化剂加入10min 时体系粘度);记录操作时间(从固化剂加入到粘度升至10000cp 所用时间);测试130±5℃/30h 条件下固化物试样(15mm ×20mm ×6mm )的冲击强度、弯曲强度及拉伸强度。
胶粘剂的剪切强度
胶粘剂的剪切强度胶粘剂是一种将两个或多个材料牢固连接在一起的物质。
在众多性能指标中,剪切强度是一个重要的参数,它反映了胶粘剂在受力时的抗剪能力。
剪切强度越高,胶粘剂的牢固程度越高,应用范围也越广泛。
本文将介绍胶粘剂剪切强度的相关知识,以及如何提高胶粘剂的剪切强度。
一、胶粘剂简介胶粘剂是一种具有粘性的物质,可以将两个或多个材料紧密地连接在一起。
根据成分不同,胶粘剂可分为有机硅胶、环氧胶、聚氨酯胶、丙烯酸酯胶等。
在实际应用中,不同类型的胶粘剂具有不同的性能,如耐高温、耐腐蚀、高强度等。
因此,在选择胶粘剂时,需根据实际需求选择合适的类型。
二、剪切强度的定义和重要性剪切强度是指胶粘剂在受到剪切力作用时,能承受的最大应力。
通常用兆帕(MPa)或千克力/平方毫米(kgf/mm)表示。
剪切强度是衡量胶粘剂连接牢固程度的重要指标,对于保证胶接件在使用过程中的稳定性和可靠性具有重要意义。
三、影响胶粘剂剪切强度的因素1.胶粘剂类型:不同类型的胶粘剂具有不同的剪切强度,如有机硅胶具有较高的剪切强度,而丙烯酸酯胶的剪切强度相对较低。
2.基材性质:基材的表面粗糙度、材质硬度、含水量等因素都会影响胶粘剂的剪切强度。
3.胶粘剂配方:胶粘剂中的树脂、填料、溶剂等成分的种类和比例,都会对剪切强度产生影响。
4.固化条件:胶粘剂的固化条件(如温度、时间)对剪切强度有重要影响。
四、提高胶粘剂剪切强度的方法1.选择高剪切强度的胶粘剂类型:根据实际需求,选择具有较高剪切强度的胶粘剂,如有机硅胶、环氧胶等。
2.改善基材表面处理:提高基材表面的粗糙度、硬度,有利于提高胶粘剂的剪切强度。
3.优化胶粘剂配方:通过调整树脂、填料、溶剂等成分的种类和比例,提高胶粘剂的剪切强度。
4.控制固化条件:严格控制胶粘剂的固化温度、时间等条件,以确保胶粘剂完全固化。
五、应用实例及注意事项1.汽车制造:在汽车制造过程中,胶粘剂的剪切强度应用于车身焊接、内饰粘接等环节。
填料对环氧树脂混凝土力学性能影响
①填料对环氧树脂混凝土力学性能影响李智超,黄张洪(辽宁工程技术大学,辽宁阜新123000) 摘 要:研究了填料对环氧树脂胶粘剂和树脂混凝土力学性能的影响。
碳化硼、氧化铝、水泥和氧化锌均可提高胶粘剂、树脂混凝土强度,其中碳化硼提高幅度最大,因而填料在树脂混凝土中具有重要作用。
关键词:环氧树脂;混凝土;填料;机械性能中图分类号:TQ4331437 文献标识码:A 文章编号:1002-7432(2003)05-0016-021 前 言树脂混凝土是用树脂代替或部分代替水泥作胶粘剂的混凝土,树脂混凝土作为一种新型复合材料以其高强度、高阻尼特性已应用于机械行业制造机床底座、导轨、刀架等[1,2]。
同样在建筑、交通、水利和化工部门也得到重视。
树脂混凝土是用胶粘剂将粗细骨料粘结在一起。
而填料是胶粘剂中不可缺少的组成部分,填料起着提高力学性能,改进某些物理性能的作用。
胶粘剂中填料种类、用量的变化对力学性能有直接影响,由此可知,填料种类、用量的变化也必然影响树脂混凝土的力学性能,目前填料对树脂混凝土力学性能的影响缺少系统研究。
为此,本文研究4种不填料对树脂混凝土力学性能的影响。
2 实验部分211 试验材料树脂混凝土在建材行业制备相关制品时通常采用不饱和聚酯树脂作胶粘剂,机械行业制造零部件时则采用环氧树脂作胶粘剂。
本研究中胶粘剂组成为:E -44、E -51、固化剂T31、增韧剂DBP ,填料分别选用硬度不同的几种材料:氧化锌、水泥、氧化铝、碳化硼,了解其对胶粘剂和树脂混凝土力学性能的影响。
骨料采用天然花岗岩,粗骨料粒径215~5mm ,细骨料粒径215mm 以下,粗细骨料按63∶37配比(骨料经烘干使用)。
骨料与胶粘剂按8∶1配制。
各种试样采用室温固化24h +高温固化(80℃)15h 工艺进行固化。
212 力学性能测试21211 胶粘剂力学性能测试胶粘剂拉伸剪切强度采用Q235钢搭接试片,试片尺寸3mm ×25mm ×100mm ,两个试片搭接长度(25±015)mm 。
环氧树脂胶黏剂助剂的影响因素
环氧树脂胶黏剂助剂的影响因素
(1)增韧剂或增塑剂。
环氧树脂胶黏剂中如果只含环氧树脂和固化剂,则产生的胶黏剂黏度高、活性期短、树脂固化后脆性大、强度低等缺陷。
加入适量的增韧剂或增塑剂可以克服这些缺点,增加环氧树脂的流动性,降低树脂固化后的脆性,提高韧性,并能提高抗弯和抗冲击强度。
(2)稀释剂。
环氧树脂胶胶黏剂的黏度较大,造成调配和使用不方便,裂缝修补胶,所以使用环氧树脂时,常加人一定量的稀释剂。
稀释剂的主要作用是降低环氧树脂的黏度,增加其流动性和渗透性,便于操作,并可延长其活性期,但用量较多时,对树脂性能会有影响。
常温固化时,一般加入量相当于环氧树脂质量的5%~20%。
稀释剂若用量过多,在树脂固化时会有部分溢出,从而加大树脂的收缩率,降低粘接力和机械强度,加固材料。
(3)填充剂。
在环氧树脂胶黏剂中加入适当的填料,不仅可以减少树脂的用量、降低成本,同时还可以改善树脂的性能。
环氧树脂胶(epoxy resin adhesive)一般是指以环氧树脂为主体所制得的胶粘剂,环氧树脂胶一般还应包括环氧树脂固化剂,否则这个胶就不会固化。
环氧树脂胶又分为软胶和硬胶。
1、环氧树脂软胶:
它是一种液型,双组份、软性自干型软胶,无色、透明、具有弹性,轻度划擦表面即自行恢复原形。
适用于涤纶、纸张、塑料等标牌装饰。
2、环氧树脂硬胶:
它是一种液型,双组份硬性胶,无色、透明,适用于金属标牌同时可制作各种水晶钮扣、水晶瓶盖、水晶木梳、水晶工艺品等高档装饰品。
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填料对环氧树脂胶粘剂机械性能的影响_刘敬福 (1)
第23卷第4期 辽宁工程技术大学学报 2004年8月 V ol.23 No.4 Journal of Liaoning Technical University Aug. 2004收稿日期:2003-04-13作者简介:刘敬福(1973-),男,辽宁 沈阳人,博士研究生,讲师。
本文编校:唐巧凤文章编号:1008-0562(2004)04-0536-02填料对环氧树脂胶粘剂机械性能的影响刘敬福,刘长兴,李智超(辽宁工程技术大学 材料系,辽宁 阜新 123000 )摘 要:在环氧树脂胶粘剂中加入定量的填料可大大提高胶粘涂层的强度。
通过实验得出粉煤灰、未处理蒙脱土(MMT 0)、有机化蒙脱土(MMT)三种填料在环氧树脂胶粘剂体系中最佳含量。
分析填料的增强作用,并通过XRD 分析表明有机化蒙脱土/环氧树脂胶粘剂为纳米体系,获得纳米胶粘剂。
对纳米蒙脱土/环氧树脂胶粘剂组分进行优化选择并推荐了纳米蒙脱土/环氧树脂胶粘剂的最佳配方。
为其在粘接领域的应用提供基础数据。
关键词:环氧胶粘涂层;填料;纳米蒙脱土中图号:TQ 43 文献标识码:AEffect of different fillers on mechanical property of epoxy bondingLIU Jing-fu ,LIU Chang-xing ,LI Zhi-chao(Dept. of Material ,Liaoning Technical University, Fuxin 123000,China)Abstract :The strength of epoxy bonding can be improved by adding fillers. the best weight content of fly ash 、 unoriginal montmorillonite (MMT 0)and original montmorillonite (MMT)in epoxy bonding are experimentally investigated.The effect of strengthening is analysised.On the basis of XRD,it shows that the MMT/EP system is a namo-material.So the namo expoxy bonding is obtained.The prescript of MMT/EP is tested through test.Finally, the best prescript of MMT/EP is recommended.The basic data are recommended for the aim of usage in bonding field.Key words :epoxy bonding ;fillers ;montmorillonite0 引 言在诸多类别的胶粘剂中,环氧胶粘剂以其粘接力强、适应性广等特点倍受青睐。
提高剥离强度环氧
剥离强度是指单位宽度薄膜从玻璃表面成90度或180度剥离时所需要的力,单位为克每英寸。
它反应粘胶的粘结强度。
虽然环氧胶粘剂的剥离强度比较高,但对于一些高强结构粘接仍感不足,还需进一步提高剥离强度环氧,可通过一些途径进行增强。
络合高新材料(上海)有限公司为大家带来解析,希望能帮到大家。
1、采用高性能环氧树脂。
一些高性能的环氧树脂,如AG一80、AFG一90、酚醛环氧树脂、似盼F环氧树脂、双酚S环氧树脂、液晶环氧树脂、TDE一85(IJ())、731等,单独配合或与双酚A型环氧树脂共混,都具有很高的剥离强度。
液晶环氧树脂是一种高度分子有序,深度分子交联的聚合物网络,可形成自增强结构,力学性能相当优异。
少量液晶环枫树脂与B144环氧树脂共混,固化物的拉伸强度和冲击强度明显抛岛。
2、选用增强性固化剂。
固化剂对环氧胶粘剂的剥离强度有重要影响,选用能使环氧胶固化后剥离强度高的固化剂,如双氰胺、间苯二胺、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯砜、低分子聚酰胺(315、3051)、G一328、端氨基聚醚、105缩胺、甲基六氢苯酐、均苯四酸二酐/苯酐(20/28)、2一乙基一4一甲基咪唑、线性酚醛树脂等。
环氧树脂预先与CTBN接枝,以多醚胺(聚醚胺)作为内增韧型固化剂,采用双重增韧体系,使室温固化环氧胶粘剂的室温剪切强度达到35MPa。
90~剥离强度超过3.5kN/m。
3、添加增强性填充剂。
填充剂的加入降低了固化物的热膨胀系数和固化收缩率,减小了内应力。
当超负荷作用出现裂纹时,有填料的胶层还能阻止裂纹扩展,从而提高了剥离强度。
例如用于金属结构粘接的环氧胶粘剂,加入适量的铁粉可提高剪切强度。
增强性的填充剂有硅微粉、白炭黑、硅灰石粉、氧化铝、超细硅酸铝、轻质氧化镶、滑石粉、海泡石粉、凹凸棒土粉、超细煅烧高岭土、氧化铁粉、铁粉、铝粉、锌粉、玻璃磷片、不锈钢鳞片、白云石粉等。
4、无机晶须增强。
晶须是在特殊条件下以单晶形式生长而成的直径极小的纤维,具有高度有序的原子排列结构,因而可接近原子间价键的理论强度,用于增强环氧胶粘剂潜力极大。
地下综合管廊节段拼接用环氧胶粘剂的制备与性能
地下综合管廊节段拼接用环氧胶粘剂的制备与性能赵华;黄丽华【摘要】优选原材料及配合比,研究了填料、偶联剂、增韧剂及碳纤维用量对环氧胶粘剂性能的影响,制备了新型地下综合管廊节段拼接用环氧胶粘剂.结果表明:制备的环氧胶粘剂涂胶层厚≥1.6 mm时不流挂,施工适用期为50 min,抗拉强度为34 MPa,抗弯强度为50 MPa(呈非碎裂破坏状态),抗压强度为88 MPa,拉伸抗剪强度为16 MPa,正拉粘结强度为4.0 MPa(混凝土内聚破坏),湿热老化拉伸抗剪强度降低百分比为8.2%,耐长期应力蠕变变形值为0.3 mm,性能指标满足地下综合管廊节段拼接用环氧胶粘剂的要求.%The requirements on the mechanical and durability property of the epoxy adhesive for utility tunnel bonding are higher than traditional epoxy building structural adhesives. Effect of the dosage of fillers,coupling agent,toughening agent and car-bon fiber on the properties of the epoxy adhesive was discussed and a novel epoxy adhesive for utility tunnel bonding was pre-pared. Results showed that the prepared epoxy adhesive is no sagging with 1.6mm coating thickness,the working time is 50 min, the tensile strength is 34 MPa,the bending strength is 50 MPa with non-brittle fracture,the compressive strength is 88 MPa,the bonding shear strength is 16 MPa,the bonding strength to concrete is 4.0 MPa with concrete cohesion failure,the decrease percent-age of the bonding shear strength is 8.2% after hydrothermal aging,and the deformation value is 0.3 mm after long-term stress. All properties meet the requirements of the epoxy adhesive for utility tunnel bonding.【期刊名称】《新型建筑材料》【年(卷),期】2018(045)005【总页数】4页(P49-52)【关键词】综合管廊;拼接;胶粘剂;力学强度【作者】赵华;黄丽华【作者单位】恩施职业技术学院,湖北恩施 445000;恩施职业技术学院,湖北恩施445000【正文语种】中文【中图分类】TU58+1.30 前言地下综合管廊是埋于城市地下用于集中布设电力、通信、给排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道,是一种现代化、科学化、集约化的城市基础设施[1]。
环氧胶粘剂线膨胀系数
环氧胶粘剂线膨胀系数【环氧胶粘剂线膨胀系数】1. 引言环氧胶粘剂作为一种常用的粘接材料,在工业和家庭中都得到了广泛的应用。
其中,线膨胀系数是衡量环氧胶粘剂变形性能的重要指标之一。
本文将对环氧胶粘剂线膨胀系数进行深入探讨,旨在帮助读者全面了解该概念并应用于实际操作中。
2. 环氧胶粘剂的基本介绍环氧胶粘剂是由环氧树脂和固化剂组成的一种高强度、高耐热性的粘接材料。
它具有粘接强度高、耐候性好、耐化学腐蚀等优点,因此在汽车、航空航天、建筑等领域得到广泛应用。
3. 环氧胶粘剂的线膨胀系数定义线膨胀系数是指环氧胶粘剂在受热或受冷时胶层出现的线状膨胀或收缩程度。
它反映了环氧胶粘剂在温度变化下的变形性能。
线膨胀系数的数值越小,说明胶层在温度变化下的变形越小,粘接性能越好。
4. 线膨胀系数的测试方法为了准确测量环氧胶粘剂的线膨胀系数,通常采用热膨胀仪进行测试。
测试时,将待测的胶层样品放置在热膨胀仪中,通过加热或冷却样品,观察胶层的线状膨胀或收缩情况,并记录温度与长度的变化。
根据这些数据可以计算出线膨胀系数的数值。
5. 线膨胀系数的影响因素线膨胀系数受多种因素的影响,包括环境温度、胶层厚度、胶层成分等。
环境温度是影响胶层线膨胀系数的主要因素之一。
温度升高或降低都会引起胶层的膨胀或收缩。
胶层厚度会影响线膨胀系数的数值,厚度较大的胶层线膨胀系数较小。
胶层成分也会对线膨胀系数产生影响,不同成分的胶层线膨胀系数可能会有差异。
6. 线膨胀系数的实际应用了解环氧胶粘剂的线膨胀系数对于选择合适的胶粘剂以及保证粘接质量至关重要。
在一些对温度变化敏感的应用中,如电子元器件的粘接、航空航天领域的粘结等,需要使用具有低线膨胀系数的环氧胶粘剂来保持稳定的粘接性能。
而对于一些对温度变化不敏感的应用,环境温度的影响可以忽略,因此线膨胀系数的要求相对较低。
7. 本文总结本文对环氧胶粘剂的线膨胀系数进行了全面的介绍。
探讨了它的定义、测试方法以及影响因素,并阐述了其在实际应用中的重要性。
填料的品种和用量对环氧胶粘剂剪切强度的影响
1问题的提出树脂混凝土(PC)是以合成树脂加上适量的固化剂、增韧剂、稀释剂及填料作为胶粘剂,以砂、石作为骨料,经混合、成型、固化而成的一种复合材料。
由于其具有良好的耐蚀、耐磨、耐水和抗冻性能及力学性能,弥补了水泥混凝土抗拉强度低、抗拉应变小、抗裂性小、脆性大等缺点。
固化后的环氧树脂混凝土对大气、潮湿、化学介质、细菌等都有很强的抵抗力,因此,大多应用在较为恶劣的环境中。
20世纪70年代在发达国家的建筑、电气、机械、化工等工业中就获得广泛而有效的应用。
我国树脂混凝土的研制开发虽已有40年历史,但由于技术、造价、国情等所限,应用数量和范围还相当有限。
特别对树脂胶粘剂、填料的认识还非常有限,本文正是在这种有实际需要的背景条件下进行研究开发,期望能推动树脂混凝土在我国的应用。
2试验方案2.1试验材料(1)主剂:环氧树脂。
环氧树脂是指在聚合物分子链中含有仲醇基和醚键,同时在分子两端具有反应性环氧基的聚合物。
结构是线型的,由于它分子结构中含有活泼的环氧基、羟基、醚键等,可与多种类型的固化剂发生交联固化反应,而变为体型结构,其性能亦能由热塑性变为热固性。
由于环氧树脂在固化过程中不析出低分子物,具有很小的收缩率,故可用来配制成无溶剂型胶粘剂。
实际应用中,一般选择常温下是液态的树脂,以保证混凝土拌和物施工要求的流动性,便于成型。
但常温下是液态的树脂(E-51)粘度较低,影响粘聚性,我们经几组实测效果比较,最后选择70%E-51、30%E-44的组合,能很好解决拌和物流动性与粘聚性之间的矛盾。
本试验选用的是无锡树脂厂生产的E-51、E-44,二者均为二酚基丙烷型环氧树脂,具有一般高聚性产品的通性,环氧值(当量/100g)分别为0.41~0.47和0.48~0.54,粘度(25℃)不大于2.5Pa•s。
(2)固化剂:选择由苯酚、甲醛、脂肪胺合成的改性胺T31(低毒、室温固化型)。
我们选择的胺类固化剂的特征是在常温下可以固化,反应时放热多,放出的热量可进一步促使环氧树脂与固化剂的反应,加快固化速度。
填料的品种和用量对环氧胶粘剂剪切强度的影响
1问题的提出树脂混凝土(PC)是以合成树脂加上适量的固化剂、增韧剂、稀释剂及填料作为胶粘剂,以砂、石作为骨料,经混合、成型、固化而成的一种复合材料。
由于其具有良好的耐蚀、耐磨、耐水和抗冻性能及力学性能,弥补了水泥混凝土抗拉强度低、抗拉应变小、抗裂性小、脆性大等缺点。
固化后的环氧树脂混凝土对大气、潮湿、化学介质、细菌等都有很强的抵抗力,因此,大多应用在较为恶劣的环境中。
20世纪70年代在发达国家的建筑、电气、机械、化工等工业中就获得广泛而有效的应用。
我国树脂混凝土的研制开发虽已有40年历史,但由于技术、造价、国情等所限,应用数量和范围还相当有限。
特别对树脂胶粘剂、填料的认识还非常有限,本文正是在这种有实际需要的背景条件下进行研究开发,期望能推动树脂混凝土在我国的应用。
2试验方案2.1试验材料(1)主剂:环氧树脂。
环氧树脂是指在聚合物分子链中含有仲醇基和醚键,同时在分子两端具有反应性环氧基的聚合物。
结构是线型的,由于它分子结构中含有活泼的环氧基、羟基、醚键等,可与多种类型的固化剂发生交联固化反应,而变为体型结构,其性能亦能由热塑性变为热固性。
由于环氧树脂在固化过程中不析出低分子物,具有很小的收缩率,故可用来配制成无溶剂型胶粘剂。
实际应用中,一般选择常温下是液态的树脂,以保证混凝土拌和物施工要求的流动性,便于成型。
但常温下是液态的树脂(E-51)粘度较低,影响粘聚性,我们经几组实测效果比较,最后选择70%E-51、30%E-44的组合,能很好解决拌和物流动性与粘聚性之间的矛盾。
本试验选用的是无锡树脂厂生产的E-51、E-44,二者均为二酚基丙烷型环氧树脂,具有一般高聚性产品的通性,环氧值(当量/100g)分别为0.41~0.47和0.48~0.54,粘度(25℃)不大于2.5Pa•s。
(2)固化剂:选择由苯酚、甲醛、脂肪胺合成的改性胺T31(低毒、室温固化型)。
我们选择的胺类固化剂的特征是在常温下可以固化,反应时放热多,放出的热量可进一步促使环氧树脂与固化剂的反应,加快固化速度。
高强度环氧树脂胶粘剂的研制
文通过改变配方和实验条件来研究制备高强度的环氧树脂胶粘剂 。
1 实验部 分
1 1 原 料及 主 要设备 .
双酚 A型环氧树脂
、一 5 、 一 2 、 E. l E.0
, , 上海树脂厂有限公司; 双氰双胺 、 一乙基 一 一 2 4
甲基咪唑 ,P 国药集 团化学试剂有限公司 ; C, 甲苯 、 乙酸乙酯 , , 凹 天津市大茂化学试剂厂 ; 邻苯二 甲酸丁二 酯, , 凹 阳市化学试剂厂 ; 松香树脂 ,8 10目, 茂名化州松香 厂; 石油树脂,8 10目, 茂名众和; a0 ,8 CC 31o目, 广东台山化工厂; 有机蒙脱土 , 0目, 1 8 飞来峰非金属矿物材料有限公司。 电子天平 ,P 1S北京赛多利斯天平公司; B 30 , 微机控制精密电子万能试验机 , D W W一 0 N 中国承德精 2K , 密实验机有限公司; 电热恒温鼓风干燥箱, H 92A 上海浦东荣丰科学仪器有限公司。 D G一 0 3 ,
( 茂名 学院 化 工与环境工程 学院, 东 茂名 550) 广 20o
摘要 : 通过研究环氧树脂型号与配 比、 种类 与用量 、 填料 固化温度 、 固化时间 对环氧胶 黏结强度 的影响 , 确定 了最佳 实验配 方 和条 件 : 一 0E 5、 一 4F 4 、 E 2、 一 1E 4 、 一 4 松香树脂填料 的重量 比为 103: : : , 0 定压 固化 1, 6: 2 2 1 1  ̄ 3 5 5 5 5C h 环氧树脂胶粘剂 T 剥
接触 。为了补偿胶膜层的收缩 , 使两个试样表面有很好 的搭接, 得到均匀厚度的胶膜 , 向胶层施加一定 需 的压力 , 而且加压后不易产生气泡 , 且还能增加胶的定向吸附能力[。因此, 7 ] 本实验采取夹片螺栓紧固法 加压。压力以挤出微小胶圈为好 , 压力过高反而使胶过多地挤出涂层 , 导致“ 中空”从而降低黏结强度。 ,
氧化铝填料性能对环氧树脂浇注制品性能的影响_简本成
氧化铝填料性能对环氧树脂浇注制品性能的影响简本成1,2 陈燕1,2(1河南科技大学,洛阳 471000;2中国铝业股份有限公司郑州研究院,郑州 450041) 摘 要 通过对氧化铝作为填充料的环氧树脂浇注制品机械性能的研究,认为氧化铝的加入量、粒度及粒度分布对环氧浇注制品的弯曲强度、拉伸强度及冲击强度产生显著影响。
环氧浇注固化试样中氧化铝与树脂之比为350∶100,氧化铝中位粒径25μm 左右且粒度分布大小合理、相互匹配是获得高机械性能环氧浇注制品的较佳条件。
关键词 氧化铝填料 环氧树脂 浇注 绝缘 加入量 粒度作者简介:简本成(1967~),男,硕士研究生,高级工程师.主要从事多品种氧化铝新产品的研究开发. 近年来,随着SF 6封闭式组合电器(GIS )的普及,对高压电器设备中环氧浇注绝缘件的要求更加严格。
要求环氧树脂浇注绝缘件不仅具有高的电气绝缘性能及高的机械强度,还需具有优良的耐SF 6分解气体腐蚀的特性。
氧化铝作为一种具有高硬度、耐化学腐蚀的优质无机材料,广泛应用于高压电器设备GIS 的环氧树脂浇注绝缘件中。
氧化铝作为环氧树脂浇注绝缘件中的填充料,其作用不仅在于降低环氧树脂固化物的成本,还在于降低环氧树脂的反应放热值和固化收缩率,减小固化物线胀系数,提高环氧固化物的导热性、硬度及强度等性能。
本文通过实验,研究了氧化铝加入量、粒度大小及分布对环氧树脂浇注制品力学性能的影响。
1 实验材料和仪器1.1 材料(1)树脂 E -31环氧树脂;(2)填料 自制α-氧化铝填料;(3)固化剂 酸酐,上海金山化工厂生产。
1.2 仪器(1)NDJ -1型旋转式粘度计;(2)小型真空浇注设备,1套;(3)日本清新SKC -2000型光透式粒度分析仪;(4)新天牌XP1型高倍偏光显微镜;(5)电热恒温干燥箱;(6)TN -100B 型托盘扭力天平;(7)冲击实验机,弯曲实验机,拉力实验机。
2 实验方法将自制的填料氧化铝进行分级(用新天牌XP1型高倍偏光显微镜进行观察),分别对各粒级范围粉体进行测试,配制成不同中位粒径及粒度分布的填料氧化铝进行实验;用NDJ -1型旋转式粘度计测试浇注体系起始粘度(固化剂加入10min 时体系粘度);记录操作时间(从固化剂加入到粘度升至10000cp 所用时间);测试130±5℃/30h 条件下固化物试样(15mm ×20mm ×6mm )的冲击强度、弯曲强度及拉伸强度。
固化剂的用量对胶黏剂性能产生的影响
用前面制备的固化剂与EP混合,改变EP和固化剂的配比,测试凝胶时间,并在7天后室温下 测试剪切强度。
加入的固化剂越多,EP固化得越快,固化剂用量为EP质量的30%时胶黏剂的剪切 强度达最大值。
由于固化剂的相对分子质量较小,而且固化剂中还含有其他的小分子物质,用量 过多会影响胶黏剂的强度和韧性,
固化剂的用量对胶黏剂性能产生的影响ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
固化剂环氧固化剂
大家都知道,环氧树脂胶黏剂只是一种普遍的胶黏剂。他的优点有很多,比如黏 结力大、黏结强度高、收缩率小、尺寸稳定等等。
但是固化剂的结构与品质是直接影响环氧树脂应用效果的一种物质,所以对厂家来说,开 发固化剂比开发环氧树脂更加的重要。
难以形成大分子立体结构,而用量过少会使固化反应不完全,硬度和强度不够。
因此,选择该固化剂的用量为EP质量的30%,EP在室温条件下5 min即可固化,且剪切强度 达到19 MPa,与胺类固化剂相比提高了5~10 MPa。
由此可以看出,合成的固化剂用量为EP质量的30%时,胶黏剂在室温条件下5 min即可固化, 且剪切强度达到19 MPa。
胶粘剂模量和填料的关系
胶粘剂的模量与填料有一定的关系,以下是一些常见情况:
填料含量:一般来说,随着填料含量的增加,胶粘剂的模量通常也会增加。
填料能够填充胶粘剂的空隙,增加材料的刚度和强度。
填料性质:填料的性质对胶粘剂的模量也有影响。
例如,使用高强度的填料(如玻璃纤维、碳纤维)可能会增加胶粘剂的模量,而使用低强度的填料(如微珠、颗粒)可能会减小胶粘剂的模量。
填料分散性:填料在胶粘剂中的分散性也会影响模量。
均匀分散的填料能够增加胶粘剂的模量,而聚集或团聚的填料则可能降低模量。
填料形状和尺寸:填料的形状和尺寸也会对胶粘剂的模量产生影响。
例如,较大的填料颗粒通常会增加模量,而较小的填料颗粒可能会减小模量。
硅微粉填料的种类对环氧灌封材料性能的影响
硅微粉填料的种类对环氧灌封材料性能的影响崔向红【摘要】以E-51为基体树脂,加入增韧剂、稀释剂、填料等制成环氧树脂灌封材料,考察了普通硅微粉与活性硅微粉对体系凝胶时间、力学性能、电性能等方面的影响,结果表明,表面活性硅微粉经表面处理后对体系的增韧增强效果更好.%The E-51 as matrix resin, join toughening agents, diluent, such as epoxy resin packing made potting material, inspected the common silicon micro powder and active silica powder on the system, mechanical properties, gel time performance effect, the results surface active silica powder on the surface treatment of the system after toughening and reinforcing the effect is better.【期刊名称】《化学工程师》【年(卷),期】2012(026)012【总页数】2页(P64-65)【关键词】环氧树脂灌注密封材料;硅微粉【作者】崔向红【作者单位】黑龙江省化工研究院,黑龙江哈尔滨150078【正文语种】中文【中图分类】TQ323.5环氧胶粘剂具有优异的力学、电学和耐化学药品性能,在航天、航空、机械、电子电气和其它领域中都得到了广泛的应用。
由于纯的环氧树脂具有质脆、收缩大、耐热性能差、膨胀系数大不能与基体匹配,因此需要加入增韧剂、填料等对其进行改性以提高综合性能,满足特殊环境下对高性能灌封材料的需求。
本文是以环氧树脂为基体材料,添加活性增韧剂、稀释剂、活性填料等助剂,在一定的工艺条件下制成,该胶粘度适中,可操作时间长,机械加工性能优良,经高低温循环冲击后不开裂。
不同填料对玻璃-环氧复合材料层间剪切强度的影响(IJEM-V6-N5-3)
I.J. Engineering and Manufacturing, 2016, 5, 22-29Published Online September 2016 in MECS ()DOI: 10.5815/ijem.2016.05.03Available online at /ijemEffect of Various Filler Materials on Interlaminar Shear Strength (ILSS) of Glass/Epoxy Composite MaterialsC.Venkateshwar Reddy 1, P.Ramesh Babu 2, R.Ramnarayanan 31 Department of Mechanical Engineering, Matrusri Engineering College Saidabad, Hyderabad, Telangana,India.2 Department of Mechanical Engineering, University college of Engineering, Osmania University, Hyderabad,Telangana, India.3 Advanced Systems Laboratory (DRDO) Hyderabad, Telangana, India.AbstractThe main objective of the study was to investigate the effect of various filler materials on inter laminar shear properties of glass/epoxy composite materials. In this study three different filler materials were selected (SiO2, T i O2, Glass powder) for high strength and stiffness applications. The physical properties are also studied with the composites. The fiber volume fraction of material plays vital role in preparation of composite laminates. The fabrication method used was conventional hand lay-up process depending upon the resin system hot temperature cure and room temperature curing processes were selected. The short beam shear test was carried out to test inter laminar shear strength (ILSS). The short beam shear test results inter laminar shear strength and to find the significant influence of filler material on characterization of glass fiber reinforced plastic (GFRP) composite. The test results shown that high shear strength were observed with silicon dioxide(SiO2) filler material and with 10% of silicon dioxide filler material shows maximum ILSS value.Index Terms: Glass fiber, hand layup process, filler material, ILSS.© 2016 Published by MECS Publisher. Selection and/or peer review under responsibility of the Research Association of Modern Education and Computer Science.1.IntroductionThe composite materials are made up of strong and stiff fibers generally used in aerospace industry for a part of air craft or space shuttle. The light weight composite materials can offer the impressive properties such as high specific strength and stiffness. The composite material made up of matrix such as polymers and reinforcements as fibers. Glass is the most common form of reinforcing material because it is easily available with less cost and has good mechanical properties. Glass fiber reinforced in epoxy matrix with addition of * Corresponding author.E-mail: address: cvreddy36@small amount of filler/foreign particles will significantly improve engineering properties of the polymers. Glass fiber reinforced plastics (GFRP) composite material was developed to fulfill all the requirements of industry for high strength and low weight. E-glass fibers are mostly used because they have special characteristics such as high strength to weight ratio, good dimensional stability, good resistance to heat and corrosion.The properties of composite material depend greatly on the physical properties of polymer matrix and type of fillers used. The uniform dispersion of fillers in the polymer matrix is a pre requisite for achieving improved interfacial properties. The various filler materials are incorporated in the matrix to modify the physical properties. In this study three different filler material like SiO2, TiO2, Glass powder are used to investigate the inter laminar shear properties. Test results indicates that 10% of SiO2 filler material exhibits better inter laminar shear strength compared to other filler materials.Epoxy resin is one of the widely used polymer matrix in the composite industry due to its excellent addition to many reinforcement materials. Its high hardness, excellent resistance to humidity, good mechanical and thermal properties coupled with processability. The properties of fiber reinforced composite materials are different for different constituents. The end properties of the composites depend not only on the matrix but also on the material composition, size, and shape of the fiber. Surface modification can affect many properties such as strength, hardness, wear resistance, heat dissipation and dimensional stability.Even though several research papers are available on epoxy filled with filler materials. A study on effect of fillers on inter laminar shear strength (ILSS) on special purpose composites has not been performed. Therefore the main objective of the study is the addition of various types of fillers to epoxy resin and specifically analyzing ILSS of composite materials.2.Experimentation2.1. Materials:The test specimens was made from Bi-woven E-glass fiber with 0/90 fiber orientation as reinforcing material. The thickness of reinforcing fiber is measured as 13 mil(0.33 mm). In the present investigation organic filler materials were used with weight percentage to fabricate composite laminates. The details of materials used as shown in belowTable 1. Details of Materials UsedConstituents SpecificationsReinforcement E-Glass fiberEpoxy LY-556Hardener HY5200, HY 951Filler materials SiO2, TiO2, Glass powder2.2. Preparation of Samples:Test specimens prepared by hand layup process. In this process a metal mould of 300mm x 300 mm can be used. The mould inside surface is cleaned with acetone or any cleaning solution for easy removal of laminate from the mould can be used with wax or petroleum jelly agent is applied. The E-glass fibers are to be cut as per the size of mould and layered on flat surface of the mould. The matrix material epoxy resin LY556 and hardener HY5200 with varied fiber volume fraction of silicon dioxide and titanium dioxide filler is applied evenly on the surface of the fiber cloth. The excess resin is squeezed with the help of roller. The laminates are cured at high temperature (HT) curing.The reinforcing materials are stacked one above the other to require thickness. The mould must be compressed. In the similar way different fiber volume fraction of titanium dioxide and glass filler material samples are to be prepared. The matrix material epoxy resin LY 556 and hardener HY 951 with varied fiber volume fraction of glass powder as filler material used to prepare the laminates at room temperature (RT) curing.The prepared mould kept in the oven and set the temperature of the oven to 1500 C @ 10 C per minute. When the test specimen temperature reaches 1400C hold and maintain for four hours. After completing hold period start cooling the oven from 1400C to 600C @ 10C per minute. When the air temperature reaches to 600C the oven has to be switched off air temperature reaches to room temperature. Than the mould is taken out from the oven and the laminates are removed from the mould and cut into required size as per ASTM standards to test inter laminar shear strength (ILSS).Fig.1. Specimen preparation by using Hand Layup TechniqueFig.2. Specimen preparation by using Hand Layup Technique2.3. Specimen Testing:Four test specimens L0, L1, L2, L3with different fiber volume fractions 0%, 5%, 10% and 15% of filler materials of five samples of each were made and average value was considered to test inter laminar shear strength. The test was carried out by using universal testing machine INSTRON 4505 with cross head speed is 1 mm per minute and span length to specimen thickness ratio s/t = 4 was selected for this test. ILSS was calculated as per ASTM D 2344 standards. The force applied at the time failure was recorded.The inter laminar shear strength (ILSS) = 0.75 P/bh (1)Where ILSS is Inter laminar shear strength (N.mm2)P is the braking load (N)…b‟ and …h‟ are width and depth of the specimen (mm)Fig.3. Specimens Loading For Inter Laminar Shear Strength (ILSS)Fig.4. Specimens Loading For Inter Laminar Shear Strength (ILSS)3.Results and DiscussionsIn this study ILSS of glass epoxy composites filled with varied volume fraction of SiO2, TiO2, Glass powder filler materials were evaluated.3.1 Physical properties:The physical properties of any composite material depend on fiber volume fraction and density. The matrix and reinforcement of material plays vital role for determining the strength and stiffness.Table 2. Details of Physical Properties of Silicon Dioxide Filler MaterialSpecimen CodeFiber volume fraction (%)Density (gm/cc) Resin FiberL031.26 68.74 1.80 L142.12 57.88 1.67 L232.74 67.26 1.81 L335.16 64.84 1.78The physical properties of test results indicates that optimum fiber volume fraction (32.74% of resin and 67.26% of fiber) and maximum density is 1.81 is obtained in the composite filled with 10% volume of silicon dioxide.Table 3. Details of Physical Properties of Titanium Dioxide Filler MaterialSpecimen CodeFiber volume fraction (%)Density (gm/cc) Resin FiberL040.65 59.35 1.6288L139.74 60.26 1.6954L237.60 62.40 1.6973L336.60 63.40 1.7623The physical properties of test results indicates that optimum fiber volume fraction (36.60% of resin and 63.40% of fiber) and maximum density is 1.7623 is obtained in the composite filled with 10% volume of Titanium dioxide.Table 4. Details of Physical Properties of Glass Powder Filler MaterialSpecimen CodeFiber volume fraction (%)Density (gm/cc) Resin FiberL028.64 71.36 1.6032L134.00 66.00 1.6786L238.83 61.17 1.7247L329.50 70.50 1.7083The physical properties of test results indicates that optimum fiber volume fraction (38.83% of resin and 61.17% of fiber) and maximum density is 1.7247 is obtained in the composite filled with 10% volume of glass powder.3.2. Inter laminar shear strength analysis:Inter laminar shear strength (ILSS) depends on matrix properties and fiber matrix interfacial strength. Details of inter laminar shear properties of different filler materials.Table 5. Average ILSS Values of SiO2, TiO2 and Glass Powder Filled Glass/Epoxy Composite Specimens.Specimens ILSS(MPa) of S i O2ILSS (MPa) of T i O2ILSS (MPa) of Glass Powder L0 32.83 26.89 21.20L135.40 29.32 23.81L235.92 24.41 24.71L332.59 26.01 24.52Fig.5. Shows ILSS Value of S i O2 Filled Glass/Epoxy Composite SpecimenSilicon dioxide filled glass/ epoxy composite laminates have maximum fiber volume fraction is 68.74% and minimum fiber volume fraction is 57.88%.The maximum resin content is 42.12% and minimum resin content is 31.26%. The maximum density is 1.81 gm/cc. Its maximum ILSS value is 35.92 MPa.Fig.6. Shows ILSS Value of T i O2 Filled Glass/Epoxy Composite SpecimenTitanium dioxide filled glass/ epoxy composite laminates have maximum fiber volume fraction is 63.40% and minimum fiber volume fraction is 59.35%.The maximum resin content is 40.65% and minimum resin content is 36.60%. The maximum density is 1.7623 gm/cc. Its maximum ILSS value is 29.32 MPa.Fig.7. Shows ILSS Value of Glass Powder Filled Glass/Epoxy Composite SpecimenGlass Powder filled glass/ epoxy composite laminates have maximum fiber volume fraction is 71.36% and minimum fiber volume fraction is 61.17%.The maximum resin content is 38.83% and minimum resin content is 28.64%. The maximum density is 1.7247 gm/cc. Its maximum ILSS value is 24.71 MPa.4.ConclusionThe addition of fillers (S i O2, T i O2, Glass Powder) materials in Glass/Epoxy composite material influence the inter laminar shear strength. From the test results it indicates that Physical properties of silicon dioxide filler material shows improved density compare to other two filler materials. Laminates filled with 10% of S i O2, Glass Powder filler material shows maximum inter laminar shear strength. To conclude fillers can be used as reinforcing filler in epoxy for thermo set polymers. However careful analysis has to be made to decide which type of filler to be used depending upon their application and use.References[1]M.N Channa pagoudra, Ajith G joshi, Sunil thaned, Mahantesh Pati l, “Effect of Hematite filler materialon mechanical properties of Glass/epoxy composites” International Journal of Innovative Research in Science and Technology Vol.2, Issue II, November 2013, ISNN: 2319-1163.[2]A nshuman Srivastava, Madhusoodan Mourya “Preparation and Mechanical Characterization of epoxybased composites developed by Bio-waste material” International Journal of Research in Engineering and Technology Vol.4, Issue 04 April 2015, ISNN: 2395-0056.[3]Manjunath Shettan, Vithal Rao Chauhan, “Investig ation of Mechanical Properties of E-glass epoxy resinwith Asbestas filled/H ybrid Composites” Global Journal of Engineering Science and Research Management. Shetter, 2(2) February 2015] ISNN: 2349-4506.[4]Venkat Reddy. G., Shobha Rani. T., Chowdji Rao, K. and Venkata naidu,S. 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硫酸钙晶须改性环氧胶粘剂的研究_于福家
Series N o .369M arch 2007 金 属 矿 山M ETAL M I N E 总第369期2007年第3期*国家自然科学基金项目(编号:50502011),国家科技攻关项目(编号:2005BA326C )。
于福家(1961—),男,东北大学资源与土木工程学院,高级工程师,110004辽宁省沈阳市和平区东北大学265信箱。
矿物工程硫酸钙晶须改性环氧胶粘剂的研究*于福家 王泽红 韩跃新 袁致涛(东北大学)摘 要 硫酸钙晶须是由生石膏制备而成的新型非金属材料。
以硫酸钙晶须为填充剂,进行了配制环氧胶粘剂的研究。
考察了硫酸钙晶须对环氧胶粘剂性能的影响,并与目前常用的几种填充剂进行比较。
比较结果表明,其抗伸强度可提高50%~120%,剪切强度相对可提高40%~140%,效果明显。
硫酸钙晶须是胶粘剂非常优良的填充剂。
关键词 硫酸钙晶须 填充剂 胶粘剂St udy on C alciu m Sulphate W his ker -M odified Epoxy R esin Adhesi v eYu Fu jia W ang Zehong H an Yuexin Yuan Zhitao(N ort heaster n Un i versity )Ab strac t C alciu m su l pha t e wh iske r is a ne w non m e t a lm a t e rial prepared from gypsu m.Re search w as carried out on preparing epoxy resi n adhe sive w it h calc i u m sulphate w hiske r as t he filler ,and t he inve sti ga tion on t he e ffec t o f ca l c i u m su l -pha t e w hisker on t he perfor m ance s o f epoxy resin adhesi ve was a lso m ade .The comparison w it h severa l co mm only used fill -e rs ind i ca t e s t hat ca lci um sulphate whis ker can i m prove the t ensile streng t h by 50%~120%and t he shea r strength by 40%~140%,an ev i den t eff ec t ,ill ustrati ng t hat it is ve ry fine filler f o r adhesives .K eyword s Ca l c i u m sul pha te w hisker ,F ill e r ,A dhe sive 硫酸钙晶须是以生石膏为原料经特定工艺及配方合成的硫酸钙纤维状单晶体。
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周梅,刘书贤(辽宁工程技术大学土木系,辽宁省阜新123000)
1问题的提出
树脂混凝土(PC)是以合成树脂加上适量的固化剂、增韧剂、稀释剂及填料作为胶粘剂,以砂、石作为骨料,经混合、成型、固化而成的一种复合材料。
由于其具有良好的耐蚀、耐磨、耐水和抗冻性能及力学性能,弥补了水泥混凝土抗拉强度低、抗拉应变小、抗裂性小、脆性大等缺点。
固化后的环氧树脂混凝土对大气、潮湿、化学介质、细菌等都有很强的抵抗力,因此,大多应用在较为恶劣的环境中。
20世纪70年代在发达国家的建筑、电气、机械、化工等工业中就获得广泛而有效的应用。
我国树脂混凝土的研制开发虽已有40年历史,但由于技术、造价、国情等所限,应用数量和范围还相当有限。
特别对树脂胶粘剂、填料的认识还非常有限,本文正是在这种有实际需要的背景条件下进行研究开发,期望能推动树脂混凝土在我国的应用。
2试验方案
2.1试验材料
(1)主剂:环氧树脂。
环氧树脂是指在聚合物分子链中含有仲醇基和醚键,同时在分子两端具有反应性环氧基的聚合物。
结构是线型的,由于它分子结构中含有活泼的环氧基、羟基、醚键等,可与多种类型的固化剂发生交联固化反应,而变为体型结构,其性能亦能由热塑性变为热固性。
由于环氧树脂在固化过程中不析出低分子物,具有很小的收缩率,故可用来配制成无溶剂型胶粘剂。
实际应用中,一般选择常温下是液态的树脂,以保证混凝土拌和物施工要求的流动性,便于成型。
但常温下是液态的树脂(E-51)粘度较低,影响粘聚性,我们经几组实测效果比较,最后选择70%E-51、30%E-44的组合,能很好解决拌和物流动性与粘聚性之间的矛盾。
本试验选用的是无锡树脂厂生产的E-51、E-44,二者均为二酚基丙烷型环氧树脂,具有一般高聚性产品的通性,环氧值(当量/100g)分别为0.41~0.47和0.48~0.54,粘度(25℃)不大于2.5Pa•s。
(2)固化剂:选择由苯酚、甲醛、脂肪胺合成的改性胺T31(低毒、室温固化型)。
我们选择的胺类固化剂的特征是在常温下可以固化,反应时放热多,放出的热量可进一步促使环氧树脂与固化剂的反应,加快固化速度。
采用胺类固化剂,用量必须选择正确。
胺类固化剂用量(g/每100g树脂)=(胺类分子量/胺分子中活泼氢原子数)×环氧值。
(3)稀释剂:丙酮。
胶粘剂粘度过大会造成使用不便,或胶粘剂对骨料、基层表面润湿不良,故使用中要求掺适量稀释剂。
另外,适量稀释剂可以控制环氧树脂与固化剂的反应热,延长使用时间。
本试验选用的丙酮是非活性稀释剂,它不参与环氧树脂固化过程中的反应,在环氧材料中不断挥发,可能产生气泡、增加收缩率,降低粘结能力。
(4)增韧剂:邻苯二甲酸二丁脂(DBP)。
硬化后的环氧树脂虽具有较高的机械强度,但性质较脆,特别在低温条件下硬化,抗冲击能力差,为改进环氧树脂胶粘剂固化后的韧性,提高其抗弯和抗冲击性能,本试验选择了沈阳试剂厂生产的邻苯二甲酸二丁脂作为增韧剂。
邻苯二甲酸二丁脂属于非活性增韧剂,它不与环氧树脂起化学反应,只起润滑作用,但随着时间的延长而挥发掉,将失去增韧的作用。
(5)填料:合适的填料能使环氧树脂胶粘剂的性能进一步改进,降低胶粘剂的收缩率和热膨胀系数,增加热导率和机械强度,提高尺寸的稳定性,消除固化物中的成型应力,避免发生裂缝,改善粘结性能,降低吸水性,增长使用寿命,还能调节粘度、流动性等工艺性能要求。
大量加入廉价的填料,胶粘剂的成本也可降低。
此项试验我们通过分别加入水泥、粉煤灰、Al2O3粉末、CaO粉末、玻璃纤维等5种填料做对比试验,目的在于寻找合适的填料及配比。
我们的研究与日本的研究均表明,树脂混凝土中骨料、填料和胶粘剂的最佳比例为8∶1∶1。
2.2试验尺寸
环氧胶粘剂剪切试件:100mm×20mm×3mm(手工成型);树脂混凝土抗折试件:40mm×40mm×160mm(手工成型),抗压试件:40mm×40mm×62.5mm(手工成型)。
2.3环氧胶粘剂质量配比(见表1)
3试验结果及分析
3.1填料对环氧胶粘剂剪切强度的影响
填料的品种和用量对环氧胶粘剂剪切强度的影响见图和图2。
从图1、图2可以看出:
(1)在相同的成型条件下,随水泥质量份数的增加,环氧胶粘剂的剪切强度明显上升。
这因为加入的水泥承担了部分应力,提高了胶层的内部硬度,故随加入量的递增强度提高。
当质量份数在150~250时,剪切强度变化趋于平稳;200份时,环氧胶粘剂剪切强度达到峰值(20.0MPa);此后份数再增加,剪切强度缓慢下降。
这因为水泥是一种吸湿性极大的活性物质,使胶粘剂的粘度稍有提高,降低胶粘剂的流动性及润湿能力,减少有效粘接面积,当水泥加入量达到200份时,粘接面积减少开始起到明显的作用,故强度缓慢下降。
(2)在相同的成型条件下,随粉煤灰质量份数的增加,环氧胶粘剂的剪切强度明显上升。
粉煤灰质量份数在150时,粘结剂剪切强度达到峰值(22.0MPa)。
此后随质量份数增加,剪切强度缓慢下降。
这是因为粉煤灰中SiO2、Al2O3等具有化学活性,在碱性激发剂作用下,粉煤灰发生反应,作为胶凝材料的一部分起增强作用。
另外,粉煤灰中含有大量理想的玻璃微珠,这些球形小颗粒弥散分布在胶层中,使应力均匀分布,提高胶层内部硬度,稳定胶层收缩率,减少固化时间。
但环氧胶粘剂的剪切强度上升的趋势是有限的,随填料用量过大,环氧树脂含量势必减少,这样胶粘剂的粘接面积就减小,故胶粘剂的剪切强度将缓慢下降。
(3)Al2O3粉末作为增强相,本身强度很高,能够起增强作用,而且Al2O3粉末吸湿性较弱,可改善环氧胶的润湿能力,增强流动性。
但随加入量递增,胶粘剂粘度降低,峰值在30份左右。
(4)CaO粉末具有较强的吸湿性,能提高胶体粘度及降低流动性,使胶体润湿能力下降,峰值在40
份左右。
由于峰值时加入量不大,因此降低润湿作用不明显,而作为硬相能均匀分布在胶层中,提高在外力作用下胶层的滑移变形能力,改善了胶层本身的脆性,提高强度。
3.2填料对树脂混凝土强度的影响
通过上述试验,我们找到了各种填料的最佳配比,以此为基数,在其它配料相同的情况下进行了树脂混凝土抗折、抗压强度等性能的检测,检测结果见表2。
3.2.1对抗压强度影响的分析
从表2可看出,加入水泥、粉煤灰做填料的试件,其后期抗压强度增加很大,分别提高了51.3%和34.9%;加入CaO粉末的试件,后期抗压强度大幅度下降;而加入Al2O3粉末和玻璃纤维的试件,前期与后期抗压强度没有太大变化。
主要原因分析如下:
(1)用水泥做填料,对提高树脂混凝土前期和后期抗压强度有明显优势。
这主要是因为:水泥颗粒与胶粘剂充分混合,由于水泥的吸湿性,使得胶粘剂的粘度提高,水泥与胶粘剂形成颗粒胶体,增大了胶体有效粘接面积,包裹在骨料的表面,并填充骨料间的空隙。
固化前,水泥起润滑作用,使胶体尽可能与骨料均匀混合;固化后,水泥颗粒、骨料与胶粘剂三者胶接成一体,起胶结作用。
(2)用粉煤灰做填料,能提高树脂混凝土前期和后期抗压强度的主要原因:粉煤灰是一种典型的活性混合材料,我们选择的粉煤灰SiO2+Al2O3+Fe2O3含量占粉煤灰总量的89.74%,且大部分为玻璃态实心或中空球状颗粒(粒径一般在1~5μm),使胶粘剂的润湿能力大大提高,使骨料得到润滑并明显改善树脂混凝土的和易性(便于施工,有推广价值),使配制的混凝土更密实、更均匀。
另外,试验证明在环氧树脂中填充粉煤灰微珠,还可减轻混凝土质量,提高抗破坏性。
(3)Al2O3和CaO粉末作为硬相颗粒,均对提高混凝土强度作出贡献。
但Al2O3粉末价格较贵,没有实用价值。
CaO粉末有很强的潮解作用,性质不稳定,随时间的延长吸收水分膨胀变质,使胶体疏松,从而丧失强度,28d的抗压强度低于7d抗压强度也说明了这一点。
(4)玻璃纤维填料由于采用铺层法加入,手工成型纤维层没能与混凝土充分粘接,应力不能通过基体传递到纤维,故纤维不能承担外界荷载,没达到增强作用。
3.2.2对抗折强度影响的分析
通过对5种填料树脂混凝土试件的断面观察,发现断面都较平齐,没有凸凹的骨料起伏,即折断不是沿着骨料与胶粘剂粘结界面发展。
这说明骨料与胶粘剂粘结强度、骨料本身强度、含填料的胶粘剂强度较接近。
5种填料中水泥试件抗折强度最高(27.7MPa)、粉煤灰(23.8MPa)次之,但都高于不加填料的树脂混凝土抗折试件。
4结论通过试验,我们建议用粉煤灰做树脂混凝土的填料,最佳掺入量150份(质量比)。
粉煤灰是一种工业废料,大量排放占用了耕地、污染了环境,而在树脂混凝土中大量加入这种廉价的填料,不仅降低了胶粘剂的成本,试验证明也提高了树脂混凝土前期和后期的抗压和抗折强度,为粉煤灰的综合利用找到一种新的途径。