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环氧结构胶与“胶强”关系密切

日期:2013年4月23日 17:05

环氧树脂结构胶在现代建筑中起着越来越重要的作用,有人指出如果环氧结构胶应用良好美国世贸大厦不会如此轻易倒下。专家日前指出,目前对环氧结构胶应用迫切但了解又不深,受力结构件的胶接强度与环氧结构胶粘剂性能的关系十分密切,业界首先要把握好这一点。并重点把握强度和韧性高、抗蠕变性好、蠕变量应很小、有一性耐热性、耐介质性能和耐大气老化性能好、有良好持久强度和足够安全可靠性等特点。受力结构件胶接接头的受力状态上很复杂的,这位专家表示,与刚性件和负载小的构件相比较,受力结构件胶接接头不仅受拉伸力、剪切力的作用,同时还受各种形式的剥离力,以及与它有关的弯曲、冲击、扭转、疲劳等力的作用,还要在各种环境条件下长时间受载荷作用。 但是通过接头的应力分析可知,这些受力状态归纳起来属于两种类型,即“面受力”状态(主要是剪切力以以及正拉力等)和“线受力”状态(主要是剥离力等)。中国环氧树脂行业协会专家说,抗剪强度和剥离请度就是分别衡量和表征胶接接头承受“面受力”和“线受力”的能力,任何一种应力首先达到其响应的强度所引起的破坏都会导致胶接破坏,所以这2类强度必须同时都高才能获得高的胶接强度。这位专家认为,抗剪强度和剥离强度取决于胶层的内聚强度和模量及界面的结合力,但剥离强度还取决于接头边缘受“线受力”作用时的应力集中程度。增加胶层的断裂伸长率、降低胶层的弹性模量会减少应力集中、提高剥离强度,从而使胶接强度提高;但胶层弹性模量的降低往往会使胶层的内聚强度下降,导致胶接强度下降。胶层模量的变化会引起两种相互矛盾的影响,要想获得高的胶接强度,应配制内聚强度高、断裂伸长率大、模量适当的胶粘剂。 而剥离强度很高的胶粘剂往往不是优良的结构胶粘剂,这不仅因为它的抗剪强度低而且蠕变太大,作为优良的结构胶粘剂必须有极小的蠕变量。

胶粘剂的蠕变随其模量的增高而下降,当温度高于玻璃化温度时,交联密度对蠕变有明显的影响,实验表明填料对胶粘剂的蠕变没有影响。抗冲击性与胶粘剂的韧性有关。中国环氧树脂行业协会)的这位专家强调说,胶层韧性越大破坏试样所吸收的冲击功也越大,因此抗冲击性能高的胶粘剂往往有较高的模量、高断裂伸长率和断裂韧性,胶接接头抗疲劳性能和断裂韧性随胶粘剂韧性的增加而增加。综合胶接强度与胶粘剂的关系可以看出,结构胶粘剂在力学性能方面应具有一定的弹性模量、大的断裂伸长率、高的内聚强度和断裂韧性。那么环氧结构胶粘剂应具备那些主要性能呢?专家介绍说主要包括6个方面。 具体是:强度和韧性高;抗蠕变性好,蠕变量应很小;有良好的抗疲劳性能和抗冲击性能;有一性的耐热性,如飞机结构胶粘剂的使用温度为130~150℃,已提出在180~200℃下使用的要求;耐介质性能、耐大气老化性能,尤其是耐湿热老化性能好;有良好的持久强度和足够的安全可靠性。选择环氧结构胶粘剂组分要注意:一是选用交联密度高、分子结构刚性大、粘附力强的环氧固化体系。所选的环氧树脂和固化剂还应有良好的耐热性和耐湿热老化性;二是未改性的环氧固化体系通常是模量高、断裂伸长率小、脆性大、剥离强度低、不耐疲劳不宜用作结构胶粘剂,必须进行增韧——环氧结构胶粘剂均为环氧增韧体系、为聚合物复合型结构胶粘剂,常用的增韧剂有低聚物和高聚物两类(低聚物增韧剂是一些平均相对分子质量低的液体橡胶和柔性低聚物,高聚物增韧剂是一些相对分子质量高的橡胶和韧性热塑性树脂);三是根据胶粘剂的使用特性和工艺性要求加入相应的助剂,如提高耐湿热性和界面强度的偶联剂,提高镁合金防腐性的防腐剂,提高高温抗老化性能的抗氧化剂、减小黏度用的稀释剂等。

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