劉嘉媛 李志鵬

摘 要：基于磁共振與高頻超聲的頸椎重建用膠固化性能和拉剪強(qiáng)度性能要求的需要，以雙酚 A 型環(huán)氧樹脂和3種常溫固化型胺類固化劑為主要原料，制備了3種不同組分的常溫固化型膠粘劑，對比分析了膠粘劑的固化性能、室溫拉剪強(qiáng)度和斷口形貌。結(jié)果表明，隨著固化溫度的升高，3種膠粘劑的固化時(shí)間都呈現(xiàn)下降的趨勢；在相同固化溫度下，3種膠粘劑固化時(shí)間從小至大順序依次為：膠粘劑1號、膠粘劑2號、膠粘劑3號，即膠粘劑1號的固化時(shí)間最短。隨著固化溫度升高，3種膠粘劑試樣的拉剪強(qiáng)度平均值都呈逐漸上升的趨勢；在相同固化溫度下，3種膠粘劑試樣的拉剪強(qiáng)度從大至小的順序依次為：膠粘劑1號、膠粘劑 2號、膠粘劑3號；彈性模量從大至小順序依次為：膠粘劑1號、膠粘劑 2號、膠粘劑 3號；斷后伸長率從小至大的順序依次為：膠粘劑1號、膠粘劑 2號、膠粘劑 3號。雖然膠粘劑1號的固化時(shí)間最短，但其拉剪強(qiáng)度平均值最低，推薦重建用常溫固化型膠粘劑使用膠粘劑3號。

關(guān)鍵詞：常溫固化；膠粘劑；固化溫度；拉剪強(qiáng)度

中圖分類號：TQ433;TH774

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1001-5922（2023）04-0136-04

Study on the performance and application of cervical reconstruction adhesive based on magnetic resonance and high-frequency ultrasound

LIU Jiayuan1，LI Zhipeng2

（1.Department of Function，Zhangjiakou Second Hospital，Zhangjiakou 075000，China; 2.Hebei North University，Zhangjiakou 075000，China）

Abstract：Based on the requirements of the curing performance and tensile and shear strength of the adhesive used for cervical reconstruction using magnetic resonance and high-frequency ultrasound for，taking bisphenol A epoxy resin and three kinds of room temperature curing amine curing agents as the main raw materials，three kinds of room temperature curing adhesives for cervical reconstruction were prepared，and the curing properties，room temperature tensile shear strength and fracture morphology of the adhesives were compared and analyzed.The results showed that with the increase of curing temperature，the curing time of adhesive 1，adhesive 2 and adhesive 3 showed a downward trend; At the same curing temperature，the order of curing time from small to large was： adhesive 1adhesive 2>adhesive 3，and the order of elongation after fracture from small to large was： adhesive 1

Key words：curing at room temperature;an adhesive;curing temperature;tensile and shear strength

頸椎綜合征是頸椎骨關(guān)節(jié)炎、增生性頸椎炎、頸神經(jīng)根綜合征、頸椎間盤脫出癥的總稱，在日常生活中較為常見，這種基礎(chǔ)疾病主要是一種以退行性病理改變?yōu)榛A(chǔ)的疾患，主要是由于頸椎的退行性病變導(dǎo)致的，一般針對這種疾病沒有特效的藥物，主要是根據(jù)病癥（頸椎長期勞損、骨質(zhì)增生，或椎間盤脫出、韌帶增厚等）采用對癥治療的方法緩解［1］。隨著醫(yī)療技術(shù)的快速進(jìn)步，頸椎功能重建技術(shù)在治療頸椎綜合征方面得到了良好應(yīng)用，且采用高頻超聲（使用的高頻超聲診斷儀包括機(jī)體以及高頻凸陣探頭，機(jī)體內(nèi)部設(shè)置有控制板，高頻凸陣探頭與控制板電性連接，提供高分辨率、多功能的成像平臺）與磁共振成像（磁共振是檢測人體組織內(nèi)氫原子，通過磁場的方式使氫離子核震動，從而向檢測器發(fā)出一定的信號的儀器）檢查，高頻超聲、磁共振診斷中均有明顯的影像學(xué)表現(xiàn)特征，聯(lián)合方式診斷診斷的檢出率、靈敏度、準(zhǔn)確度均高于單獨(dú)診斷檢出結(jié)果，可以準(zhǔn)確有效的對頸脊髓及神經(jīng)根進(jìn)行有效減壓，其中較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是需要高粘接性能的頸椎重建用膠粘劑［2-4］，這種膠粘劑不僅需要具有良好的固化性能（減輕病痛），同時(shí)需要具有良好的拉剪強(qiáng)度（保留頸椎的活動功能）等［5］。目前，應(yīng)用于頸椎重建用膠粘劑的研究報(bào)道相對較少，如何開發(fā)出具有良好固化性能和較高拉剪強(qiáng)度的膠粘劑試樣是大家共同關(guān)注的話題［6-8］。在此基礎(chǔ)上，本文以雙酚 A 型環(huán)氧樹脂和3種常溫固化型胺類固化劑為主要原料，制備了3種不同組分的頸椎重建用常溫固化型膠粘劑，對比分析了膠粘劑的固化性能、室溫拉剪強(qiáng)度和斷口形貌，結(jié)果將有助于基于磁共振與高頻超聲的頸椎重建用膠的開發(fā)與應(yīng)用。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原料包括E-51型雙酚A型環(huán)氧樹脂（環(huán)氧值195 eq/（100 g）、環(huán)氧當(dāng)量0.52），固化劑包括二乙烯三胺（淡黃）、703（棕褐色）、650（紅褐色），DMP-30型促進(jìn)劑、501型稀釋劑。

1.2 試樣制備

制備了3種不同組分的常溫固化型胺類固化劑，分別為膠粘劑1號、膠粘劑2號和膠粘劑3號。膠粘劑1號配方為環(huán)氧樹脂100份、703固化劑20份；膠粘劑2號配方為環(huán)氧樹脂100份、二乙烯三胺固化劑10份；膠粘劑3號配方為環(huán)氧樹脂100份、650固化劑100份。

1.3 測試方法

在膠粘劑制備過程中，將3種膠粘劑分別置于20、30和40 ℃恒溫條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并記錄固化時(shí)間；根據(jù)國標(biāo)制備環(huán)氧樹脂成型標(biāo)準(zhǔn)件［9］。在MTS-810型液壓伺服萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行室溫拉剪強(qiáng)度測試，膠粘劑試樣的斷口形貌采用JSM-6800型掃描電子顯微鏡觀察。

2 結(jié)果與分析

2.1 固化性能

圖1為不同固化溫度下頸椎重建用膠粘劑的固化時(shí)間測試結(jié)果，固化溫度為20 ℃。

從圖1可以看出，膠粘劑1號、膠粘劑2號、膠粘劑3號的固化時(shí)間分別為48、80和180 h；當(dāng)固化溫度為30 ℃時(shí)，膠粘劑1號、膠粘劑2號、膠粘劑3號的固化時(shí)間分別為24、48和120 h；當(dāng)固化溫度為40 ℃時(shí)，膠粘劑1號、膠粘劑2號、膠粘劑3號的固化時(shí)間分別為14、28和70 h。由此可見，隨著固化溫度的升高，膠粘劑1號、膠粘劑2號、膠粘劑3號的固化時(shí)間都呈現(xiàn)下降的趨勢。在相同固化溫度下，固化時(shí)間從小至大順序依次為：膠粘劑1號、膠粘劑2號、膠粘劑3號；3種固化溫度下膠粘劑1號的固化時(shí)間最短。

2.2 力學(xué)性能

表1為頸椎重建用膠粘劑試樣的拉剪強(qiáng)度測試結(jié)果，固化溫度為20 ℃。

由表1可知，膠粘劑1號試樣的拉剪強(qiáng)度分別為4.79、6和6.16 MPa，拉剪強(qiáng)度平均值為5.65 MPa；膠粘劑2號試樣的拉剪強(qiáng)度分別為7.77、8.35和8.02? MPa，拉剪強(qiáng)度平均值為8.05 MPa；膠粘劑3號試樣的拉剪強(qiáng)度分別為16.38、15.88和17.93 MPa，拉剪強(qiáng)度平均值為16.73 MPa。由此可見，在固化溫度為20 ℃時(shí)，頸椎重建用膠粘劑試樣的拉剪強(qiáng)度平均值從大至小順序依次為：膠粘劑1號、膠粘劑2號、膠粘劑3號。

表2為頸椎重建用膠粘劑試樣的拉剪強(qiáng)度測試結(jié)果，固化溫度為30 ℃。。

由表2可知，膠粘劑1號試樣的拉剪強(qiáng)度分別為5.56、6.28和5.73 MPa，拉剪強(qiáng)度平均值為5.86 MPa；膠粘劑2號試樣的拉剪強(qiáng)度分別為7.60、8.98和8.69 MPa，拉剪強(qiáng)度平均值為8.42 MPa。膠粘劑3號試樣的拉剪強(qiáng)度分別為17.67、16.09和17.72 MPa，拉剪強(qiáng)度平均值為17.61 MPa。由此可見，在固化溫度為30 ℃時(shí)，膠粘劑試樣的拉剪強(qiáng)度平均值從大至小順序依次為：膠粘劑1號、膠粘劑2號、膠粘劑3號。

表3為膠粘劑試樣的拉剪強(qiáng)度測試結(jié)果，固化溫度為40 ℃。

由表3可知，膠粘劑1號試樣的拉剪強(qiáng)度分別為5.50、5.95和6.18 MPa，拉剪強(qiáng)度平均值為5.88 MPa。膠粘劑2號試樣的拉剪強(qiáng)度分別為9.95、9.04和8.35 MPa，拉剪強(qiáng)度平均值為9.11 MPa。膠粘劑3號試樣的拉剪強(qiáng)度分別為18.84、18.059和17.08 MPa，拉剪強(qiáng)度平均值為17.99 MPa。由此可見，在固化溫度為40 ℃時(shí)，膠粘劑試樣的拉剪強(qiáng)度平均值從大至小順序依次為：膠粘劑1號、膠粘劑2號、膠粘劑3號。

表4為頸椎重建用膠粘劑的彈性模量和斷后伸長率測試結(jié)果。

由表4可知，

膠粘劑1、2和3號試樣的彈性模量分別為512.2、340.3和162.3 MPa，斷后伸長率分別為2.02%、5.42%和9.16%。由此可見，彈性模量從大至小順序依次為：膠粘劑1號、膠粘劑 2號、膠粘劑 3號，斷后伸長率從小至大順序依次為：膠粘劑1號、膠粘劑2號、膠粘劑 3號。

2.3 斷口形貌

圖2為頸椎重建用膠粘劑試樣的斷口形貌。

從圖2可以看出，在放大倍數(shù)×100條件下，從膠粘劑1號試樣的斷口形貌可見較多的尺寸不等的氣孔；而膠粘劑2、3號試樣的斷口形貌中未見明顯氣孔等缺陷，這表明膠粘劑1號試樣雖然固化時(shí)間短、固化速度快，但容易形成氣孔等缺陷［10］，不利于拉剪強(qiáng)度等性能的提高。此外，從高倍下的斷口形貌中可見，在膠粘劑1號試樣的斷面中可見高低不平的斷層形貌，呈現(xiàn)脆性斷裂特征，這與前述的斷后伸長率較低的測試結(jié)果相吻合。從膠粘劑2號試樣的斷口形貌中可見，斷面中未見氣孔等缺陷，且斷面存在擴(kuò)展臺階，材料柔韌性相對較好［11］；從膠粘劑3號試樣的斷口形貌中可見，斷面存在許多交錯纏結(jié)的斷面，且局部可見斷裂特性，相較而言體現(xiàn)出更大柔韌性［12］。這證明3種膠粘劑試樣的斷面形貌觀察結(jié)果與表4的斷后伸長率測試結(jié)果相吻合。

2.4 應(yīng)用分析

通過前述的測試結(jié)果可知，在相同固化溫度下，固化時(shí)間從小至大順序依次為：膠粘劑1號、膠粘劑2號、膠粘3號，即3種固化溫度下膠粘劑1號的固化時(shí)間最短，如固化溫度為30 ℃時(shí)，膠粘劑1號的固化時(shí)間為24 h，為膠粘2號的二分之一，膠粘劑3號的五分之一。但是，從不同固化溫度下的拉剪強(qiáng)度測試結(jié)果觀察，固化溫度分別為20、30和40 ℃時(shí)，膠粘劑1號試樣的拉剪強(qiáng)度平均值分別為5.65、5.86和5.88 MPa，膠粘劑2號試樣的拉剪強(qiáng)度平均值分別為8.05、8.42和9.11 MPa，膠粘劑3號試樣的拉剪強(qiáng)度平均值分別為16.73、17.61和17.99 MPa。隨著固化溫度升高，膠粘劑1、2和3號試樣的拉剪強(qiáng)度平均值都呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢；在相同固化溫度下，膠粘劑試樣的拉剪強(qiáng)度平均值從大至小順序依次為：膠粘劑1號、膠粘劑2號、膠粘劑3號。

3 結(jié)語

試驗(yàn)制備了3種不同組分的頸椎重建用常溫固化型膠粘劑，對比分析得出3種固化溫度下膠粘劑1號的固化時(shí)間最短。膠粘劑試樣的拉剪強(qiáng)度平均值從大至小順序依次為膠粘劑1號、膠粘劑2號、膠粘劑3號，彈性模量從大至小順序依次為：膠粘劑1號、膠粘劑2號、膠粘劑3號，斷后伸長率從小至大順序依次為：膠粘劑1號、膠粘劑 2號、膠粘劑3號，這與斷口形貌觀察結(jié)果與斷后伸長率測試結(jié)果相吻合。優(yōu)選膠粘劑3號為適宜的頸椎重建用常溫固化型膠粘劑，推薦在基于磁共振與高頻超聲的頸椎重建中應(yīng)用。

【參考文獻(xiàn)】

［1］ 黃平，陳德玉.頸前路減壓術(shù)后頸椎重建的研究進(jìn)展［J］.中國矯形外科雜志，2009，17（11）：841-842.

［2］ 徐亞娟.納米環(huán)氧膠粘劑：綜述［J］.粘接，2021，45（1）：20-23.

［3］ 魏運(yùn)召，趙漢清，馬寒冰，等.低膨脹系數(shù)環(huán)氧膠粘劑的制備與性能研究［J］.粘接，2021，47（8）：13-16.

［4］ 肖歡，王英，孫榮輝，等.聚氨酯對羽毛球用環(huán)氧樹脂膠粘劑的影響［J］.粘接，2023，50（1）：19-23.

［5］ 李栓，張寶艷，張思，等.酚醛環(huán)氧樹脂改性環(huán)氧膠粘劑的耐熱性能研究［J］.化工新型材料，2023，51（1）：272-275.

［6］ 張頎，何智.聚氨酯對羽毛球器械用環(huán)氧樹脂膠粘劑性能的影響［J］.粘接，2022，49（7）：32-35+40.

［7］ 曾柳惠，曹有名，何偉光.有機(jī)硅改性聚氨酯/環(huán)氧樹脂膠粘劑的性能研究［J］.材料研究與應(yīng)用，2022，16（3）：438-441.

［8］ 胡生祥，曹興園，屈雪艷，等.環(huán)氧膠粘劑粘接接頭拉伸剪切疲勞性能的研究［J］.粘接，2022，49（11）：1-5.

［9］ 李玉成，孫言，朱守宇.玻璃鋼構(gòu)件粘接用環(huán)氧膠粘劑性能研究［J］.纖維復(fù)合材料，2021，38（3）：60-64.

［10］ 林明仲，曾凡興，付磊，等.變電站組合電器用膠粘劑的制備與性能研究［J］.粘接，2022，49（8）：43-46.

［11］ 付瑜，李炳輝，冷萬里，等.陽離子型延遲固化環(huán)氧膠粘劑的性能研究與應(yīng)用［J］.當(dāng)代化工研究，2020，76（23）：1-4.

［12］ 馮李，劉戎韜，田甜，等.低溫環(huán)境下低粘度裂縫修復(fù)環(huán)氧膠粘劑的研究［J］.熱固性樹脂，2022，37（1）：12-15.