環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠在現(xiàn)代建筑中起著越來越重要的作用,有人指出如果環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠應(yīng)用良好美國世貿(mào)大廈不會如此輕易倒下。專家日前指出,目前對環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠應(yīng)用迫切但了解又不深,受力結(jié)構(gòu)件的膠接強度與環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑性能的關(guān)系十分密切,業(yè)界首先要把握好這一點。并重點把握強度和韌性高、抗蠕變性好、蠕變量應(yīng)很小、有一性耐熱性、耐介質(zhì)性能和耐大氣老化性能好、有良好持久強度和足夠安全可靠性等特點。受力結(jié)構(gòu)件膠接接頭的受力狀態(tài)上很復(fù)雜的,這位專家表示,與剛性件和負(fù)載小的構(gòu)件相比較,受力結(jié)構(gòu)件膠接接頭不僅受拉伸力、剪切力的作用,同時還受各種形式的剝離力,以及與它有關(guān)的彎曲、沖擊、扭轉(zhuǎn)、疲勞等力的作用,還要在各種環(huán)境條件下長時間受載荷作用。
但是通過接頭的應(yīng)力分析可知,這些受力狀態(tài)歸納起來屬于兩種類型,即“面受力”狀態(tài)(主要是剪切力以以及正拉力等)和“線受力”狀態(tài)(主要是剝離力等)。中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會專家說,抗剪強度和剝離請度就是分別衡量和表征膠接接頭承受“面受力”和“線受力”的能力,任何一種應(yīng)力首先達(dá)到其響應(yīng)的強度所引起的破壞都會導(dǎo)致膠接破壞,所以這2類強度必須同時都高才能獲得高的膠接強度。這位專家認(rèn)為,抗剪強度和剝離強度取決于膠層的內(nèi)聚強度和模量及界面的結(jié)合力,但剝離強度還取決于接頭邊緣受“線受力”作用時的應(yīng)力集中程度。增加膠層的斷裂伸長率、降低膠層的彈性模量會減少應(yīng)力集中、提高剝離強度,從而使膠接強度提高;但膠層彈性模量的降低往往會使膠層的內(nèi)聚強度下降,導(dǎo)致膠接強度下降。膠層模量的變化會引起兩種相互矛盾的影響,要想獲得高的膠接強度,應(yīng)配制內(nèi)聚強度高、斷裂伸長率大、模量適當(dāng)?shù)哪z粘劑。
而剝離強度很高的膠粘劑往往不是優(yōu)良的結(jié)構(gòu)膠粘劑,這不僅因為它的抗剪強度低而且蠕變太大,作為優(yōu)良的結(jié)構(gòu)膠粘劑必須有極小的蠕變量。膠粘劑的蠕變隨其模量的增高而下降,當(dāng)溫度高于玻璃化溫度時,交聯(lián)密度對蠕變有明顯的影響,實驗表明填料對膠粘劑的蠕變沒有影響??箾_擊性與膠粘劑的韌性有關(guān)。中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會)的這位專家強調(diào)說,膠層韌性越大破壞試樣所吸收的沖擊功也越大,因此抗沖擊性能高的膠粘劑往往有較高的模量、高斷裂伸長率和斷裂韌性,膠接接頭抗疲勞性能和斷裂韌性隨膠粘劑韌性的增加而增加。綜合膠接強度與膠粘劑的關(guān)系可以看出,結(jié)構(gòu)膠粘劑在力學(xué)性能方面應(yīng)具有一定的彈性模量、大的斷裂伸長率、高的內(nèi)聚強度和斷裂韌性。那么環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑應(yīng)具備那些主要性能呢?專家介紹說主要包括6個方面。
具體是:強度和韌性高;抗蠕變性好,蠕變量應(yīng)很??;有良好的抗疲勞性能和抗沖擊性能;有一性的耐熱性,如飛機結(jié)構(gòu)膠粘劑的使用溫度為130~150℃,已提出在180~200℃下使用的要求;耐介質(zhì)性能、耐大氣老化性能,尤其是耐濕熱老化性能好;有良好的持久強度和足夠的安全可靠性。
選擇環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑組分要注意:
一是選用交聯(lián)密度高、分子結(jié)構(gòu)剛性大、粘附力強的環(huán)氧固化體系。所選的環(huán)氧樹脂和固化劑還應(yīng)有良好的耐熱性和耐濕熱老化性;
二是未改性的環(huán)氧固化體系通常是模量高、斷裂伸長率小、脆性大、剝離強度低、不耐疲勞不宜用作結(jié)構(gòu)膠粘劑,必須進行增韌——環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑均為環(huán)氧增韌體系、為聚合物復(fù)合型結(jié)構(gòu)膠粘劑,常用的增韌劑有低聚物和高聚物兩類(低聚物增韌劑是一些平均相對分子質(zhì)量低的液體橡膠和柔性低聚物,高聚物增韌劑是一些相對分子質(zhì)量高的橡膠和韌性熱塑性樹脂);
三是根據(jù)膠粘劑的使用特性和工藝性要求加入相應(yīng)的助劑,如提高耐濕熱性和界面強度的偶聯(lián)劑,提高鎂合金防腐性的防腐劑,提高高溫抗老化性能的抗氧化劑、減小黏度用的稀釋劑等。