利用经十八季铵盐改性有机蒙脱土与环氧树脂结构胶粘剂进行插层复合，在不同掺量、不同的固化条件下测试了插层法制备的有机蒙脱土—环氧树脂胶粘剂，钢—钢剪切强度、浇铸体压缩强度、流变性能及适用期过硬。中温固化是进行插层复合的关键条件，胶粘剂的性能有较大提高；当蒙脱土质量分数为10%时，其钢-钢剪切强度、浇铸体压缩强度分别提高65.3%和10%；随着蒙脱土含量的增加，胶粘剂的流变性能从牛顿液体向触变性流体转变。
一、引言
由于土木工程技术的发展，建筑用环氧树脂胶粘剂的使用越来越广泛，涵盖桥梁、厂房、高层建筑等众多工程领域，在加固修补领域更是独占鳌头。然而环氧树脂，却有着自身的缺点：脆性大、不同的固化条件下力学性能不稳定。如今对环氧树脂胶粘剂的改性研究主要有2大类：一类是通过纳米材料对环氧树脂胶粘剂进行改性；另一类是通过对固化剂进行改性以达到对环氧树脂胶粘剂增强增韧的目的。利用插层法制备的有机蒙脱土一环氧树脂纳米胶粘剂是其中的有效手段之一。目前，有机蒙脱土一环氧树脂的插层复合研究多以酸酐类、芳香胺类的固化剂为多，本文用自制的改性固化剂，对有机蒙脱土和环氧树脂在常温和中温下的力学性能和流变性能进行了研究。
二、实验部分
1、原材料
环氧树脂(128)：环氧值当量/100g为0.48～0.54，以下简称EP，岳阳石油化工总厂；固化剂：通过聚酰胺树脂(651)和脂肪胺树脂(6612)共混改性制得，外观呈黄棕色透明黏稠，胺值415，黏度7～8Pa•s，比重：0.96，最高发热温度180℃；有机蒙脱土(MMT)：经十八季铵盐改性，主要组分为高纯度蒙脱石，含量为96%～98%，含水量≤3%，晶面间距2.1nm；活性增韧稀释剂：其主要成分为丁基缩水甘油醚，黏度(25℃)：1.5～3.5mPa.s；偶联剂KH-550：为氨基官能团硅烷，中科院生产。
2、主要实验设备
仪器名称型号厂家
电子万能试验机WDW100中国科学院长春科新公司试验仪器研究所
应变仪V02616冶金部钢铁研究总院
研磨分散机DL-10湖南大学机电工厂
调温调湿箱DL302上海吴淞五金厂制造
超级恒温器CS501重庆试验设备厂制造
旋转黏度计NXS-11A成都仪器厂
3、测试项目
测试项目测试标准
黏度GB/T 2794--1995《胶粘剂粘度的测定》
钢一钢粘结剪切强度[5]GB/T 7124--1986《胶粘剂拉伸剪切强度测定方法金属对金属》
适用期GB/T 12954--1991《建筑胶粘剂通用试验方法》
内聚压缩强度GB/T 2569---1995《树脂浇铸体压缩性能试验方法》
4、试件的制备
所用各种配方若无特殊说明，其质量分数均以100g环氧树脂为基准。
(1)环氧树脂预凝胶的制备
将经过长链季铵盐改性的蒙脱土与稀释剂先用搅拌机以1000r/min搅拌混合5min，加入活化剂95%乙醇(m(蒙托土)：m(乙醇)=2：1)搅拌5min。再加入环氧树脂搅拌以5500r/min搅拌20min，m(环氧树脂)：m(稀释剂)=100：12，分别制备出不同掺量的预凝胶。
(2)预处理及固化方式
预处理：将预凝胶分预处理和未预处理2组，预处理组将预凝胶在80℃下搅拌6h，未处理组为搅拌好的预凝胶；
固化方式：环氧树脂和固化剂按100：42(质量比)将2组分混合，同时加入2%偶联剂和1%消泡剂，搅拌5～7min后晾置30min等大量气泡溢出后制作各种试件。固化温度分两组，一组在恒温箱25℃下固化5d(以下简称常温固化)，另一组在80℃下固化14h，再室温固化5d(以下简称中温固化)，全部试件做5d强度。
图l为蒙脱土质量分数从0-20%变化时，胶粘剂未进行预处理的钢一钢剪切性能的变化趋势，图2为蒙脱土含量变化时，胶粘剂进行80℃/6h预热处理的钢-钢剪切性能的变化趋势。据此进行分析。
三、结果与讨论
1、蒙脱土含量对胶粘剂的钢一钢剪切性能的影响
测试结果表明：
(1)随着MMT的增加，胶粘剂的钢-钢剪切性能不断提升，MMT质量分数超过10%以后，略有下降但下降幅度不大(仅6.1%)，这是由于MMT含量增大以后，蒙脱土易形成团聚体，蒙脱土与EP的接触面积减少，插层不完全造成的。
(2)在常温固化的条件下，经过预处理的胶粘剂钢-钢剪切强度比未预处理的只高出1～5MPa，而在中温固化条件下，经过预处理的胶粘剂的钢—钢剪切性能有较大提高(ω(MMT)=10%)，从24.13MPa增长到30.42MPa提高26.1%，这是由于经预热以后胶体的反应活性得到提高，有利于固化时插层复合行为的进行。
(3)胶粘剂在中温固化时钢—钢剪切性能大大提高。MMT质量分数为10%的胶粘剂比纯环氧树脂，强度提高了65.3%(从18.40MPa提高至30.42MPa)。同含量的MMT的胶粘剂比常温固化的剪切强度都高出10MPa，提高50%以上。这证明在材料相同的情况下，中温固化是插层复合进行完全的关键条件。 图3为蒙脱土质量分数从0.20%变化时，胶粘剂未进行预处理的压缩性能的变化趋势，图4为蒙脱土含量变化时，胶粘剂进行80℃/6h预热处理的压缩性能的变化趋势。图5为MMT质量分数为10%常温固化浇铸体压缩应力应变曲线，图6为MMT质量分数为10%中温固化浇铸体压缩应力应变曲线(图5、6的胶粘剂均经过80℃/6h预热处理)。
2、蒙脱土含量对胶粘剂压缩性能的影响
桂公网安备 45010302000299号
