无卤阻燃环氧树脂建筑结构胶的制备与性能的研究

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建筑结构胶作为胶粘剂的一种被广泛地应用于建筑物、桥梁、公路的加固、修补与密封,因其具有操作便利而粘接性牢靠的优势,受到业界的极大关注。而环氧树脂自身良好的性能使之作为建筑结构胶的主体树脂在建筑市场中占有举足轻重的地位。在应用中,若在保证其具备较高的力学性能、热性能及粘接性能的同时,能再具备一定的无卤阻燃性,则可使环氧树脂建筑结构胶实现高性能化、功能化、绿色化的应用价值。本文合成了胺类固化剂THD,并引入阻燃元素P,合成了含磷胺类固化剂P-THD,利用红外光谱对其进行表征;同时添加氢氧化铝(ATH)和红磷进行添加型协效阻燃,制备出了无卤阻燃环氧树脂建筑结构胶。通过对其凝胶时间、粘接性能的测试与分析,确定了工艺条件:23℃预热温度下,反应62min (THD:P-THD=2:1)达到凝胶态后,注入模具在23℃下固化48h。并同时采用万能实验机、热变形测试仪、扫描电子显微镜、热重分析仪及氧指数测试仪等对胶体力学性能及粘接性能、热性能、微观性能、热稳定性及阻燃性能进行测试与分析,探讨了结构胶各组分用量对无卤阻燃环氧树脂建筑结构胶各项性能的影响。结果表明:粘接性能(钢-钢剪切强度)随着增韧剂的用量增加,呈先增大后减小的趋势,最大增加29.67%;拉伸强度随着填料纳米二氧化硅用量增加,水泥用量降低而先提高后降低,最高可达37.42MPa,增加了23.98MPa;热变形温度、弯曲强度和压缩强度均随二氧化硅用量的增加逐渐增大,分别增加了8.6℃、33.64%和0.20倍,并且微观形貌呈现出明显的鳞片状结构;热稳定性与阻燃性能随着阻燃剂ATH、红磷用量的增加而更加优良,最大失重速率在0.35%/℃以下,阻燃级别达到FV-0级,氧指数可提高9.54%。并确定了固化剂、增韧剂、填料、阻燃剂的用量与种类:固化剂36份、增韧剂40份、纳米二氧化硅28份、水泥12份、ATH40份、红磷12份。此时残炭量大于45%,氧指数达到29.57%。本文所制备的无卤阻燃环氧树脂建筑结构胶与国内外结构胶相比,具备较优的断裂伸长率、弹性模量、压缩强度、钢-钢剪切强度等,以及较为良好的拉伸强度、弯曲强度、热变形温度等。同时,凝胶时间较为适中,可供实际操作正常有序的进行,且满足室温快速固化。
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