聚氨酯对环氧树脂胶粘剂进行增韧改性时,聚氨酯链段贯穿到环氧树脂链段中,形成互穿聚合物网络结构(IPN)或半互穿聚合物网络结构(SIPN) 。因为聚氨酯与环氧树脂溶解度不同,IPN材料呈现不同程度的相分离,但由于网络间相互缠结,发生“强迫互溶”,使相容性增加;并且聚合物一经交联后,相互缠结的网络使相区固定,由于聚氨酯颗粒分散在连续的环氧树脂相中,使体系的韧性增加,分散了固化物的应力集中,抗剪切强度增大 。随着聚氨酯添加量的增加,抗剪切强度逐渐增大,但当聚氨酯的含量超过13.04%时,由于聚氨酯/环氧树脂形成的互穿聚合物网络结构的互穿程度已经达到饱和 。进一步增加聚氨酯用量,互穿聚合物网络会出现互穿过度,聚氨酯与环氧树脂相分离,形成裂缝,聚氨酯与环氧树脂的相容性急剧下降 。因此,对抗剪切强度而言,最佳的聚氨酯用量为13.04% 。剥离强度高低主要和环氧树脂胶粘剂的粘结性能及柔韧性有关,由聚氨酯和环氧树脂形成的互穿聚合物网络结构体系的变化规律可知,随着聚氨酯添加量的增多,固化物的柔韧性出现先增后降的变化,所以环氧树脂胶粘剂的剥离强度会随聚氨酯的添加量增加出现先增大后减小的趋势 。当聚氨酯达到20%之后,剥离强度随着聚氨酯添加量的增加开始下降 。因此,对剥离强度而言,最佳的聚氨酯用量为20% 。
在众多环氧树脂增韧技术中,以聚氨酯为代表的弹性体的增韧效果最为显著 。但是环氧树脂是线型的热塑性树脂,本身不会硬化,只有加入固化剂,使它由线型结构交联成网状或体型结构,才能实现固化 。因此,在利用聚氨酯对环氧树脂进行增韧的同时,需要添加固化剂,使其满足施工时对固化性能的要求 。环氧树脂含有多个苯环或杂环,分子链柔性小,固化后的环氧树脂具有高的交联结构,该交联结构不易变形,导致环氧树脂类胶粘剂存在韧性不足、易脆裂、剥离强度低和抗冲击性差等缺点,使其应用受到极大的限制,因此环氧树脂的增韧改性对其在管道修复中应用具有重要的现实意义及其应用前景 。
实践中常常需要既能在室温固化又能在高温环境中使用的胶粘剂 。例如建筑用的结构胶粘剂,不仅要求能够耐受高温以防止建筑物在火灾中整体垮塌,还因为粘接面积大不可能加热固化 。但室温固化EP胶粘剂一般不能在高温下使用,而耐热的EP胶粘剂往往需要加热才能完全固化 。所谓室温固化,通常是指可在室温(20~30℃)条件下几min或几h内凝胶,并在7d以内完全固化,并达到可用强度的固化 ***。尽管室温固化、高温使用的胶粘剂已取得了一些进展,但与需要尚有相当大的距离,今后应加强开展对EP胶粘剂固化机理研究,研制多官能度的活性固化剂;合成新型多官能度EP基体树脂,探索EP树脂的新型改性 *** 和新型填料;在提高性能的基础上,使胶粘剂的研发朝着资源节约型、环境友好型的方向发展 。
5、结束语
环氧树脂胶粘剂具有优异的粘接性能和化学稳定性因而获得广泛应用,现代工业的发展要求EP胶粘剂兼具室温固化和耐受高温的能力 。环氧树脂胶粘剂基体材料来源广泛,适用粘接多种基材,具有强度高、固化收缩率低、耐腐蚀、热稳定性及电绝缘性能好等特点,而且具有施工工艺简便、工效高、能耗小、成本低等优点,可大大降低劳动强度,节省人力成本,市场潜力巨大应用前景广阔 。
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