有机蒙脱土可有效改性环氧结构胶

有机蒙脱土可改性环氧树脂结构胶粘剂——湖南大学土木工程学院**近在这方面取得了成味。该院科研人员利用经十八季铵盐，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—环氧树脂胶粘剂的钢/钢剪切强度、浇铸体压缩强度、流变性能及适用期，表明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、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。

    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，为此需要对它进行改性。目前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，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，该院利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深入研究。

    完成环氧树脂预凝胶的制备后，科研人员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5 500r/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。然后进行预处理：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6 小时，未处理组为搅拌好的预凝胶。其固化方式为：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5～7 min后晾置30 min等大量气泡溢出后制作各种试件。固化温度分2组，1组在恒温箱25℃下固化5 d(以下简称常温固化)，1组在80℃下固化14 小时，再室温固化5 d(以下简称中温固化)，全部试件做5 d强度。

    测试结果表明：胶粘剂中温固化时的压缩强度比常温固化大大提高，MMT质量分数为10%的胶粘剂浇铸体为88 MPa，比纯EP的高8 MPa，与常温MMT 10%相比高25 MPa。再次证明中温固化有利于胶粘剂插层行为。当MMT质量分数超过10%，大量MMT的团聚造成材料内部结构的不均匀，各相的弹性模量不一，引起的变形量不同，受压过程中很快引致大量银纹，产生裂缝，强度大大降低；常温固化下含M MT的胶粘剂比纯环氧树脂略有降低。这是由于常温固化时EP和MMT的插层进行得不完全，部分蒙脱土变成1种普通惰性填料，在和固化剂搅拌过程中引人大量气泡，引起交联程度降低，再加上各相异性**终导致强度有所下降；常温固化的MMT胶粘剂的应力应变曲线跟环氧树脂典型的受压应力应变曲线类似都是经历弹性变形阶段一屈服阶段一塑性变形阶段一第2次峰值一破坏5个阶段，经MMT插层后的EP浇铸体，经历弹性变形阶段一屈服阶段一破坏3个阶段，加载过程中只有1个峰值，屈服强度比常温固化大大提高，这是因为MMT与环氧基体发生了插层行为，浇铸体的交联密度大大提高，结构上的改变直接导致了强度的提高。

    专家认为，中温固化有利于环氧树脂与蒙脱土的插层复合，钢一钢剪切强度、浇铸体压缩强度都有较大提高。经过预处理的胶粘剂的性能有较大提高，MMT质量分数为10%时，钢一钢剪切强度从纯EP材料的18.4MPa提高到30.42MPa，提高65.3%；浇铸体压缩强度从80 MPa提高到88 MPa。含MMT的环氧树脂胶粘剂具有触变性，在剪切速率增大至一定程度时，胶体出现剪切屈服现象。MMT质量分数为lO%的胶粘剂屈服黏度为3.98 Pa.s，触变指数1.6，MMT质量分数为20%的胶粘剂屈服黏度为8.45 Pa.s，触变指数2.5。改性后的胶粘剂的适用期为50 min，能满足工程施工中的要求。