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        高鐵車廂地板革膠粘劑的制備和性能研究

        2018-04-16 05:46:19李勝華李俊彬馮小平譚利敏
        粘接 2018年4期
        關(guān)鍵詞:聚酰胺膠粘劑伸長率

        李勝華,李俊彬,馮小平,譚利敏

        (中國航天科技集團公司四院四十二所,湖北 襄陽 441003)

        高鐵車廂地面需要平鋪一層人造地板革,其與車廂殼體的粘接一直使用氯丁橡膠膠粘劑,但其毒性較大、易污染環(huán)境,近年來已被禁止使用。聚氨酯膠粘劑對濕氣敏感,易出現(xiàn)局部粘接弱導(dǎo)致地板革鼓包現(xiàn)象[1]。

        環(huán)氧樹脂膠粘劑是一類由環(huán)氧樹脂基料、固化劑、助劑、填料等成分配制而成的工程膠粘劑。由于其具有粘接性能好、功能性強、粘接工藝簡便、不含揮發(fā)性溶劑、抗疲勞性好等優(yōu)點,在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[2,3]。本文以改性環(huán)氧樹脂和低分子聚酰胺為主要原料,制備了一種高粘接性能的雙組分室溫固化膠粘劑,可滿足高鐵車廂地板革的粘接要求。

        1 實驗部分

        1.1 主要原料

        環(huán)氧E54,工業(yè)級,無錫樹脂廠;增韌劑RF-928,工業(yè)級,深圳佳迪達新材料有限公司;KH-560,工業(yè)級,上海希力康;DMP-30,工業(yè)級,市售;聚酰胺651,工業(yè)級,上海樹脂廠;固體填料(碳酸鈣、氫氧化鋁),工業(yè)級,市售。

        1.2 儀器與設(shè)備

        NDJ-7型旋轉(zhuǎn)式黏度計,上海天平儀器廠;萬能電子拉力機,CMT-6503,深圳新三思試驗設(shè)備公司。

        1.3 膠粘劑的制備方法

        1.3.1A組分的制備

        反應(yīng)釜中,按配方投入環(huán)氧樹脂、增韌劑和KH-560。加熱,升溫至60 ℃后開始攪拌,75 ℃保溫1 h,加入一定量的固體填料,攪拌1 h,出料,得到乳白色黏稠液體。

        1.3.2B組分的制備

        按配方量投入聚酰胺651于反應(yīng)釜中,開啟攪拌,加入DMP-30,升溫至60 ℃時,加入一定量的固體填料,攪拌1 h,得到淡藍色黏稠液體。

        1.3.3配膠和鋁合金粘接試樣制備

        (1)配膠——按A/B等量稱量雙組分,投入塑料杯中攪拌5~10 min,混合均勻,待用。

        (2)試樣制備——在打磨好的鋁合金試片粘接面上均勻涂一層配好的環(huán)氧膠粘劑,搭接,用鐵夾固定,室溫固化5 d。

        1.4 性能測試與表征

        黏度:按照GB/T 2794-1995測定;

        斷裂伸長率:按照GB/T1040測定;

        剪切強度:按照GB/T 7124測定;

        拉伸強度:按照GB/T 2567-2008測定;

        耐水性:50 ℃熱水浸泡3 h后,按照GB/T 7124測定剪切強度;

        防火性能:按照BS 6853測試;

        總有機揮發(fā)物含量:按照GB18583-2008附錄F測定;

        表干時間:手指按壓不發(fā)粘的時間;

        適用期:取200 g環(huán)氧樹脂和固化劑的混合物,在25 ℃環(huán)境中可使用的時間。

        游離甲醛:苯、甲苯和二甲苯:按GB 18583—2008測定。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 配膠適用期

        促進劑DMP-30的用量對配膠適用期和固化速度影響較大,以聚酰胺651樹脂100 g為基準,根據(jù)DMP-30用量變化,測定環(huán)氧膠粘劑的適用期,如表1所示。

        表1 DMP-30的用量對環(huán)氧膠粘劑適用期的影響Tab.1 Effect of DMP-30 amount on operation time of epoxy adhesives

        由表1可以看出,當DMP-30用量大于4 g時,地板革背膠的適用期會大大縮短。為了便于高鐵車廂的大面積粘接操作,綜合考慮固化速度,DMP-30用量以2 g為宜。

        2.2 力學(xué)性能

        高鐵車廂地板革的粘接對膠粘劑有粘接剪切強度、本體斷裂強度和伸長率、耐水性、耐循環(huán)交變等各項指標要求,研制的環(huán)氧膠粘劑力學(xué)性能如表2所示。

        表2 環(huán)氧膠粘劑的力學(xué)性能測試結(jié)果Tab.2 Test results of mechanical properties of epoxy adhesive

        由表2可以看出,環(huán)氧膠粘劑有3 h的適用期,表干時間滿足高鐵地板革鋪設(shè)的工序要求;剪切強度和拉伸強度滿足指標要求,尤其是斷裂伸長率為16.5%,表明膠粘劑有極佳的韌性。

        2.3 環(huán)保性

        按TB/T 3139—2006《機車車輛內(nèi)裝飾材料及室內(nèi)空氣有害物質(zhì)限量》第3.3.1.2進行抽樣和判定。檢驗結(jié)果見表3。

        表3 環(huán)氧膠粘劑的環(huán)保性檢測結(jié)果Tab.3 Environmental test results of epoxy adhesive

        由表3可以看出,環(huán)氧膠粘劑中各類有害有機揮發(fā)物含量遠低于限量,膠粘劑具有優(yōu)異的環(huán)保性。

        2.4 防火性能

        按BS 6853:1999(包含修正1):2002—載客列車設(shè)計和建造防火條例 條款6.2 火反應(yīng)控制,表格2-車內(nèi)垂直表面的要求,測試方法按照下列標準執(zhí)行:

        1)BS 476-6:1989+A1:2009 “ 建 筑材料及構(gòu)件對火反應(yīng)測試 第6部分:制品火焰蔓延測試方法”;

        2)BS476-7:1997+Amd.NO.C1: 2014”建筑材料及構(gòu)件對火反應(yīng)測試 第7部分:制品表面火焰?zhèn)鞑ニ俣确旨壏椒ā保?/p>

        3)BS 6853:1999(包含修正1):2002附錄B.2(資料性附錄)—煙氣毒性加權(quán)值R的測定—面積法;

        4)BS 6853:1999(包含修正1):2002附錄D 8.4—煙密度測試方法—面板測試。

        表4為環(huán)氧膠粘劑的防火阻燃性能檢測結(jié)果。

        由表4可以看出,制備的環(huán)氧膠粘劑防火阻燃性能完全滿足要求,尤其是煙密度達到防火最高等級A0。

        表4 環(huán)氧膠粘劑的防火阻燃性能檢測結(jié)果Tab.4 Test results of fire resistant and flame-retardant performance of epoxy adhesive

        3 結(jié)語

        (1)以改性環(huán)氧樹脂、改性聚酰胺為主要原料,制備的雙組分室溫固化膠粘劑具有優(yōu)異的工藝適用期;

        (2)固化物韌性好, 斷裂伸長率為16.5%,粘接強度為鋁/鋁11 MPa、粘接地板革達到內(nèi)聚破壞;

        (3)制備的室溫固化膠粘劑具有優(yōu)良的耐水性、環(huán)保性、防火性,均滿足高鐵車廂對膠粘劑材料的要求。

        [1]黃熠,秦志超,王先鋒.地板革粘接劑的選擇和施工[J].客車技術(shù)與研究 2007,8(5):12-16.

        [2]蔡永源,李彤,孔瑩,等.環(huán)氧樹脂膠粘劑應(yīng)用進展[J].化工新型材料,2005,33(11):17-20.

        [3]丑紀能,鄧飛躍.室溫固化環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠粘劑的研究[J].化工新型材料,2007,35(3):80-82.

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