环氧树脂建筑结构胶粘剂的性能研究

成分进行实验研究，选择比较适合的用量和类别，能够有助于提高胶粘剂的性能。最后所制得的环氧树脂

建筑结构胶粘剂的综合性能有很大程度的提高，且当温度越高时,其性能将会越好。关键词：环氧树脂建筑结构胶粘剂；性能;组成成分;低温中图分类号:TQ437+.1

文献标识码:A 文章编号:1001-5922（2020）04-0016-05Study on Properties of Epoxy Resin Building Structure AdhesiveLV Qiang(Xi'an Natural Gas Engineering Co.,Ltd.,Xi'an Shaanxi 710000,China)Abstract: In the construction of reinforcement and splicing of building structures in low temperature environ­

ment,adhesives will be used.Under normal circumstances,the performance of adhesives under low temperature

environment will be reduced.The composition of epoxy resin building structure adhesive mainly contains epoxy

resin,filler,curing agent,diluent,accelerator and coupling agent.The amount and type of each component will af­

fect the performance of the adhesive.Therefore,the experimental study of the six components,the selection of suit­able dosages and categories,can help improve the performance of the adhesive.The overall performance of the fi­

nal epoxy resin building structural adhesive is gready improved,and the higher the temperature,the better the performance will be.Key words: epoxy resin building structure adhesive;performance;composition;low temperature建筑结构胶粘剂比趣用于承受强力结构的部位, 所以要求该胶粘剂必须具有很^的抗剪切强度、粘接强

剂的组成成分主要包含着环氧树脂、固化剂、促进剂、 偶联剂、稀释剂、填料，当每种成分的种类和其用量不

度、耐疲劳，还有能够具有抗腐蚀、抗老化，能够承受 同时，环氧树脂建筑结构胶粘剂将会有不同的性能旳。 本文为了环脂建筑帥胶粘剂能够囲于低温环境

住较大的荷载，并且性能稳定叫环氧树脂建筑结构胶

粘剂不仅具有建筑结构胶粘剂的性能，而且其粘接强 度、耐腐蚀性能、力学性能将会更好，常常用于混凝土 结构的拼接、加固、修补等刊。环氧树脂建筑结构胶粘

下，对其组触九行实验碗选择最实用于胶粘剂

的组成成分类别和用量，然后制作出各方面性能较好且 能够用于低温环境下的胶粘剂。画研究报告与专论|| Academic papersII学术论文1 实验部分1.1实验材料与仪器实验材料：环氧树脂E-51、环氧树脂E-44、固

化剂、三径甲基丙烷缩水甘油瞇、有机硅烷系偶联 剂、二氧化硅、水泥、无水氯化亚锡等。实验仪器：万能力学测试机、电烘箱、粘度计、

烧杯、温度计、下式软化仪、搅拌器、托盘天平、烧

注成型模等。1.2性能测试标准表1所示为实验所需要的性能测试标准。表1性能测试标准Tab.l Performance test standards实验名称参考规范凝胶时间测试标准GB7193.6-8拉伸强度测试标准GB1040-92剪切强度测试标准GB7124-86压缩强度测歸准GB1041-922 环氧树脂建筑结构胶粘剂组分选定实验2.1环氧树脂本文选择E-51和E-44作为主粘剂，E-51和E-

44具有互补的性能，因为E-51的黏度比较小，但是

其具有很好的润湿性能；E-44具有很好的机械强 度，且其粘接度很好，但是没有很好的抗冲击性，正 好可以与E-51进行互补叫如果选择两者的结合物作

为环氧树脂，那么将会有很好的性能和效果，于是本 文选择E-51和E-44的复合体系作为环氧树脂建筑结

构胶粘剂的主粘剂。E-51和E-44的比例不同，可能 会有不同的性能，于是为了研究不同的配比对性能的

影响程度进行剪切强度的实验，旨在找到两者的最有

利于环氧树脂建筑结构胶粘剂性能的配比。如表2所 示，就是E-51和E-44不同质量配比下的实验结构。表2 E-51和E-44不同质量配比下的剪切强度和凝胶时间

Tab.2 Shear strength and gel time for E-51 and E-44

at different mass ratios序主粘剂树脂配比阂固化剂凝:测技术霊 号m(E-44)/(E-44+E-51) (phr)时〔蠶⑺强貰专卩小1035749.222035739.6340357010.4460346810.358032659.76100319.4204D6060主粘剂树脂配比图1 E-44百分含量对凝胶时间的影响Fig.l Effect of E-44 percentage on gel timess

主粘剂树脂配比图2 E-44百分含量对剪切强度的影响Fig.2 Effect of E-44 percentage on shear strength图］和图2所示分别为E-44百分含量对凝胶时间

和剪切强度的影响曲线图，从图1中可以看出，当E-

44百分含量越来越大时，凝胶时间也随之增大。出现

这种想象的原因在于E-44具有很好的黏度，但是在 低温时与固化剂的相容性比价差，就会导致环氧树脂

与固化剂的比例不恰当，就会造成凝胶时间越来越 大。从图2中可以看出，当E-44百分含量越来越多 时，剪切强度的变化趋势是先增大后减小，出现这种 想象的原因在于，当E-44百分含量开始变大时，其

机械性能是比E-51的好，当其占比增多时，剪切强 度就会随之增加，但是当E-44百分含量过高时，由

于是在低温环境下固化，体系的黏度会更好，但是其

浸润性将会更差，所以粘附性能将会降低，就会降低 其剪切强度。从表2中可以看出来，当E-44百分含

量在40%~60%之间时，剪切强度时最好的，所以可 以将E-44和E-51的质量比例设为1:1时，此时的复

合体系环氧树脂性能较好。2.2固化剂固化剂作为环氧树脂建筑结构胶粘剂的重要组

成结构，对胶粘接的性能起到直接的影响。所以为 了有利于胶粘剂的性能，选择了硫与多胺合成的固舷澈菊％w接Academic papers ||学术论文I研究报告与专论化剂，该固化剂是一种新的固化剂，当该种固化剂的 用量为36g时，其固化时间比较快，并且有很好的强

度叫2.3稀释剂环氧树脂建筑结构胶粘剂的稀释剂选择三轻甲基

丙烷缩水甘油瞇，因为这种稀释局具有很好的性能, 有助于提高环氧树脂建筑结构胶粘剂的流动性能、浸

润性能，还能够让胶粘剂具有较高的软化温度，更有

助于延长胶粘剂的凝胶时间和提高胶粘剂的剪切强 度。表3和图3~图6所示为不同稀释剂用量对胶粘剂

性能的影响情况。表3不同稀释剂用量对胶粘剂性能的影响Tab.3 Effect of different diluent dosage on adhesive

properties检测技术指标号

zl\\\\phr17zl蠶s\\\\剪切

ph nr]z

强度

(mm)cmin)(MPa)7o35441026910.58

8.7

810362817622

86.2036201138213.184.71030371301

14841Ax1

.8766

1

40397

o1148510.2

65.1D ID 20

30 40稀释剂用量图3稀释剂用量对渗透深度的影响Effect of thinner dosage on penetration depthD 10 2D 50 40稀释剂用量图4稀释剂用量对凝胶时间的影响Fig.4 Effect of thinner dosage on gel time丽14 -13

12 1-

1稀释剂用量图5稀释剂用量对剪切强度的影响Fig.5 Effect of thinner dosage on shear strength0 10 20 SO «稀释剂用量

图6稀释剂用量对软化温度的影响Fig.6 Effect of thinner dosage on softening temperature从表3和图3~图6可知，当稀释剂的用量越来 越大时，胶粘剂的凝胶时间和渗透深度越来越

大，黏度是越来越小的。说明当黏度越小时，浸

润性能就会越好，有利于提高其施工工艺。当稀 释剂的用量增多时，剪切强度的变化趋势是现在

增加后减小。软化温度是随着稀释剂的用量增多 而降低。为了让胶粘剂具有更好的性能，综合可

以看出稀释剂的用量为20phr时，剪切强度是最

好，其他的性能也不错，所以可以得出环氧树脂 建筑结构胶粘剂的组成材料稀释剂为20phr时是最

适合的。2.4促进剂工程中常常被使用的促进剂有无水氯化亚锡和

DMP-30,本文选择无水氯化亚锡作为胶粘剂的促进

剂，因为另外一种促进剂的价格比较贵，而且还有有 很难闻的气味，所以选择无水氯化亚锡。其用量不

同，胶粘剂的性能也会有所不一样，于是对其用量进

行研究，表4所示为不同量的无水氯化亚锡对胶粘剂 的影响，图7和图8所示为不同用量的无水氯化亚锡

对剪切强度和凝胶时间的影响。研究报告与专论|| Academic papersII学术论文表4无水氯化亚锡用量对胶粘剂的影响Tab.4 Effect of anhydrous stannous chloride on theadhesive序号无水氯化亚锡的量检测技术指标(phr)凝胶时间(min)剪切强度(MPa)1206910.51316711.91426513.215313.4113.471695765无水氯化亚锡用量图7无水氯化亚锡用量对凝胶时间的彩响Fig.7 Effect of anhydrous stannous chloride on gel time141312100 1 13 4无水氯化亚锡用量图8无水氯化亚锡用量对剪切强度的影响Fig.8 Effect of anhydrous stannous chloride on shear strength通过对表4和图7~8可知无水氯化亚锡的用量

越来越多时，凝胶时间时越来越短，但是总体来

讲无水氯化亚锡的用量对凝胶时间的影响非常的 小。出现这种现象是因为文中所选用的固化剂很

好，其固化时间已经非常快，所以促进剂的作用 表现不出来。当无水氯化亚锡的用量越来越多 时，剪切强度是随之增大的趋势，当用量越多

时，剪切强度基本保持稳定，所以从表中可以看 出，当无水氯化亚锡的用量在2~3phr之间时，剪

切强度已经达到最大，于是本文环氧树脂建筑结

构胶粘剂的促进剂用量为2.5phr时，对胶粘剂的性 能时最后的。2.5偶联剂偶联剂的作用就是有助于提高胶粘剂的粘接性 能。刘守贵等人研究得出官能团的硅烷偶联剂比官能

团的增粘效果更好叫于是本文选择有机硅烷系偶联 剂，其用量不同对胶粘剂的影响也是不一样，所以对

其进行实验，得出表5所示的不同有机硅烷系偶联剂

用量对凝胶时间和剪切强度的影响程度，图9和10所 示分别为剪切强度和凝胶时间在不同有机硅烷系偶联

剂用量的变化曲线。表5有机硅烷系偶联剂用量对胶粘剂的影响Tab.5 Effect of the amount of organosilane coupling

agent on the adhesive序号有机硅烷系偶

检测技术指标联剂用量(phr)凝胶时间(min)剪切强度(MPa)1706910.51816911.81927012.42037112.52147312.5747372714

有机硅烷系偶联剂用量图9有机硅烷系偶联剂用量对凝胶时间的影响Fig.9 Effect of the amount of organosilane coupling agent

on gel timess

有机硅烷系偶联剂用量图10有机硅烷系偶联剂用量对剪切强度的影响Fig. 10 Effect of the amount of organosilane coupling agent

on shear strength从表5和图9~图10可以看出随着偶联剂用量的 不断增多，凝胶时间随之不断增加，其增长幅度也不

大。与促进剂一样，胶粘剂的剪切强度会随着偶联剂

用量的不断增多而提高，当偶联剂用量增加到一定程舷澈菊％W接Academic papers ||学术论文I研究报告与专论度之后，剪切强度不再随之增加，而是保持稳定。从 进行实验研究，可以得出每种成分的使用量，表即为 环氧树脂建筑结构胶粘剂的组成成分及其用量。图中可以看出，当偶联剂用量在2~3phr之间时，剪切 强度不再继续提高，而是保持在最大值12.5MPa,所

表6环氧树脂建筑结构胶粘剂组成成分的用量Tab.6 The amount of adhesive components of epoxy

resin building structure以可以得出当偶联剂的用量为2.5phr时，有利于提高

环氧树脂建筑结构胶粘剂的性能。2.6填料胶粘剂组成成分质量(g) 胶粘剂组成成分质量(g)主粘剂固化剂100填料作为胶粘剂的一个组成部分，也会影响着 胶粘剂的性能，由于王金库已经对填料进行了详细 的研究，其中指出使用水泥和弱性的二氧化硅最为

填料融剂5036202.52.5填料，且用量为40~60phr之间时，胶粘剂是具有很 好的性能叫于是本文也选择该填料作为环氧树脂建 筑结构胶粘剂的填料。3 环氧树脂建筑结构胶粘剂的性能分析稀释剂偶联剂于是就可以对环氧树脂建筑结构胶粘剂的性能进 行分析，由于在对该胶粘剂进行研究时，就是主要将

其应用于低温环境中，所以，本文选择了在-5P~

15T之间对该胶粘剂性能试验,表6所示为环氧树脂

通过上述对环氧树脂建筑结构胶粘剂的组成成分 建筑结构胶粘剂的性能测试结果。表7环氧树脂建筑结构胶粘剂的性能测试结果Tab.7 Performance test results of epoxy resin building structure adhesive固化温度(Phr)-505粘度(Pa・s)55凝胶时间(min)88剪切强度(MPa)16.0压缩强度(MPa)85锚固力(kN)556572拉伸强度(MPa)31软化温度代)7998393179682123.124.526.69910743.7101558491101157745102106258046.2从表7所示中可以看出，环氧树脂建筑结构胶粘 展望［J］.粘接,2014(2):83-85.［2］ 陈平，王德中.环氧树脂及其应用［M］.北京：化学工

剂所处的温度环境不一样，其性能也会发生变化。当 温度越来越高时，除了胶粘剂的黏度和凝胶时间是随

业出版社,2004.［3］ 陈礼忠,金仁兴.预制节段梁拼装中的环氧粘结剂特

之不断降低的，其他的性能都是越来越大。所以将该

种类的胶粘剂用于建筑工程中能够有很好的应用效 性分析及施工运用［J］.建筑施工,2008(07): 75-77.［4］ 刘纪艳.环氧树脂建筑结构胶的改性与力学性能研

果，而且还适合于在低温环境下进行施工。4 结语究［叨.泰安：山东农业大学,2018.⑸张应甲.E-51环氧树脂合成新工艺通过技术鉴定［J］.精细与专用化学晶，1986(3):28.［6］ 彭龙贵.环氧树脂建筑结构胶粘剂研究［叨.西安：西

通过对上文的分析，环氧树脂建筑结构胶粘剂的 综合性能有所提高，而且能够在低温环境下进行施

工。且当温度提高时，胶粘剂的综合性能是随之提 安建筑科技大学,2004.［7］ 刘守贵，甘国华，王家贵.环氧树脂胺系固化剂改性

高。随着我国科学技术不断发展，新型建筑结构胶粘 剂将不断被研发，其粘接性能、剪切性能等都将会更

综述［J］.热固性树脂，1996(04):46-52.［8］ 王金库.高性能环氧型建筑结构胶粘剂的研制［叨.杭

加的强大，用于建筑结构加固、维修等将会有更好的 应用效果。州：浙江大学,2002.参考文献［1］黄莹，张小冬,王思娅，等.建筑结构胶粘剂的发展和020