鑒于曼尼希改性的胺類固化劑具有活性高，水下固化性能優(yōu)異等特點，本文采用曼尼希反應(yīng)合成出了一種水下粘接性能優(yōu)異的環(huán)氧樹脂固化劑。本固化劑以其水下鋼-鋼拉剪強度、吸水率為性能指標(biāo)，研究結(jié)果表明，固化劑通過添加其他組份，水下粘接強度最高可達(dá)10.9MPa，吸水率達(dá)0.01%。

關(guān)鍵詞：水下固化；環(huán)氧樹脂；曼尼希反應(yīng)

作者：陳小雙

     環(huán)氧膠粘劑主要由環(huán)氧樹脂、固化劑、填料等組成，其中固化劑大多數(shù)是采用的胺類固化劑，但胺類固化劑絕大多數(shù)是親水性的，在干燥的界面進(jìn)行粘接可以獲得良好的效果。但在水運和水利工程中，經(jīng)常遇到潮濕及水下環(huán)境施工的情況，如港口城市水下工程及水下混凝土結(jié)構(gòu)的粘接修補等，普通的環(huán)氧固化劑很難獲得良好的粘接效果。

     本文通過曼尼希反應(yīng)合成一種疏水性強度的固化劑，通過添加其他組份，與環(huán)氧樹脂E-51進(jìn)行復(fù)配，制得了一種水下粘接性能優(yōu)異的膠粘劑。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

環(huán)氧樹脂E-51：工業(yè)級，岳陽巴陵石化有限公司；固化劑R-8001，廣州市瑞奇化工有限公司自制；氧化鈣粉末；水泥塊砂漿：40*40*100mm，廣州標(biāo)格達(dá)實驗室儀器用品有限公司；測試級鋼板：120*10*0.8mm，廣州標(biāo)格達(dá)實驗室儀器用品有限公司。

1.2 實驗內(nèi)容

（1）自制環(huán)氧固化劑R-8001；

（2）水泥塊水中放置24小時；

（3）與環(huán)氧樹脂、固化劑、填料混合攪勻，涂在泡水的水泥塊中，用夾具夾好后放置水中固化。

1.3 實驗儀器

微機控制電子萬能試驗機，RGT-4000，深圳瑞格爾儀器有限公司；電子精密天平，PL203，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.4 實驗表征與測試

（1）粘接性能測試參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T7124－2008膠粘劑拉伸剪切強度測定方法（剛性材料對剛性材料）；制作好的試樣放置水下保養(yǎng)7d，溫度20～25℃。

（2）抗彎性能測試參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T2567－2008樹脂澆鑄體彎曲試驗方法。

2 結(jié)果與討論

“

本文通過將所合成的固化劑R-8001與環(huán)氧樹脂E-51、填料復(fù)配得到的環(huán)氧膠粘接進(jìn)行測試，研究了固化時間、固化劑用量對膠粘接性能的影響以及固化劑的親/疏水性。

”

2.1 水下固化時間對膠粘劑粘接性能的影響

     配置好的膠液在水下會隨著時間增加，固化度會逐漸增大，探索固化劑最佳固化時間是非常有必要的，下面考察了不同時間膠粘劑水下粘接強度的變化趨勢。

2.1.1 鋼-鋼拉伸剪切強度測試

     圖1固化時間對水下粘接性能的影響（鋼片）

     由圖1可知，隨著固化時間的增加，膠粘劑的拉伸-剪切強度隨著時間增加而逐漸增大，達(dá)到7d接近最大值，7d之后拉伸-剪切強度趨于平穩(wěn)，由此可以看出膠粘劑在固化7d左右的時候，能達(dá)到最佳值，此時樹脂固化的交聯(lián)密度適中，強度高。

2.1.2 水泥塊抗彎強度測試

     通過環(huán)氧樹脂E-51與固化劑R-8001、填料一起復(fù)配制得的環(huán)氧膠粘劑，將其用于水下粘接水泥塊，經(jīng)水下保養(yǎng)7d（25℃），測試其抗彎強度，測試結(jié)果如下圖所示。

圖2固化時間對水下粘接性能的影響（水泥）

      從圖2中可以發(fā)現(xiàn)，水泥塊抗彎性能隨時間的變化曲線與鋼-鋼拉剪強度基本一致，強度均隨著時間增加，而逐漸增大，由此可以看出膠粘劑的最佳固化時間為7d。

2.2 固化劑含量添加量對膠粘劑性能的影響

     Mannich改性的胺類固化劑大多數(shù)是有一定聚合度的小分子混合物，分子量雖能通過GPC了解其分子量分布，然而并不能準(zhǔn)確算出其與環(huán)氧樹脂的用量，因此有必要研究固化劑對膠粘劑性能的影響。

2.2.1 鋼-鋼拉伸剪切強度測試

圖3固化劑用量對水下粘接性能的影響（鋼片）

     從圖3可以發(fā)現(xiàn)，膠粘劑中固化劑用量提高，鋼-鋼拉伸剪切呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，主要是由于固化劑用量增大，固化物的交聯(lián)密度逐漸增大，當(dāng)交聯(lián)密度增大到一定程度后，固化物分子脆性也逐漸增大，強度降低。

2.2.2 水泥塊抗彎強度測試

圖4固化劑用量對水下粘接性能的影響（水泥）

     由圖4可以看出，固化用量增加，水泥抗彎強度增大；隨著用量進(jìn)一步提高，水泥抗彎強度趨于平穩(wěn)。

     綜合固化劑用量對上述兩者的影響，固化劑用量最佳為50phr。

2.3 固化劑吸水率測試

      目前國內(nèi)還沒有具體完善的評價方法來評判固化劑的親/疏水性，有些文獻(xiàn)報道可通過計算HLB值來判斷固化劑的親/疏水性，但這種方法計算出來的結(jié)果并不能完全正確的判斷固化劑的親/疏水性。本文通過借鑒湖南大學(xué)梅世鵬[2]所用的固化物的吸水率的表征方法，并在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了改良。其測試原理是因為用于水下固化環(huán)氧樹脂的固化劑，若其疏水性不高，分子中有比較多的親水基團(tuán)，在固化環(huán)氧樹脂時會使固化產(chǎn)物分子中吸附比較多水分子，導(dǎo)致固化物的質(zhì)量增加。

3 結(jié)論

1.通過自制的環(huán)氧固化劑與樹脂、填料用不同方法測試其水下粘接強度，表明這種固化劑在水下均有較好的粘接性能。

2.通過測試固化劑的吸/溶水率，表明該固化劑具有良好的疏水性。