以硫酸钙晶须提高环氧胶粘剂性能地研究.pdf

第五居全国粉体工程学术会议论文集 1 9 9 8 卑5 月 以硫酸钙晶须提高环氧胶粘剂性能的研究 于福家韩跃新王泽红 ( 东北大学，沈阳1 1 0 0 0 6 ) 摘要率文以硫酸钙品须为填充剂进行了配制环氧胶粘剂的研究，考察了硫酸钙 晶须对环氧胶粘剂性能的影响，并与目前常用的几种填充剂进行比较。结果表明： 硫酸钙晶须是胶粘剂非常优良的填充剂。 关键词硫酸钙晶须；填充剂；胶粘剂 1 日u吾 硫酸钙晶须是以生石膏为原料经特定工艺及配方合成的硫酸钙纤维状单晶体。它具有 均匀的横截面、完整的外形和高度完善的内部结构，是一种有着许多特殊性能的非金属材 料。硫酸钙晶须应用于高分子材料，不仅能够增强、增韧，而且还能起到增稠、耐热、耐磨，耐 油等作用。 本研究以硫酸钙晶须为填料，在实验室进行了配制环氧树脂胶粘剂的试验研究。研究中 着重考察了硫酸钙晶须对环氧胶粘剂强度、韧性、耐热性及触变性的影响。结果表明，以硫酸 钙晶须作填充剂配制的环氧胶粘剂与常用的填充剂相比，不仅具有明显的增强、增韧、增稠、 耐热、耐磨、耐油及触变性高等特点，而且配制的综合成本并不提高。有理由说，硫酸钙晶须 在胶粘剂中的应用有着十分广阔的前景。 2 试验材料及设备 硫酸钙晶须，由东北大学研制开发。硫酸钙晶须的主要性能见表l 。 表1 硫酸钙晶须性能 为了便于比较，试验中还选用了目前配制环氧胶粘剂最常用的几种填充剂，它们是：石 英粉( q - 业级) 、氧化铝粉( 沈阳试剂二厂生产) 、超细硅酸铝( 河北廊坊津固化工厂生产) 和沉 淀法白碳黑( 沈阳东北化工厂生产) 。 试验用树脂为e 一4 4 环氧树脂，由江苏三木集团公司生产。k h - - 5 5 0 硅烷偶联剂，由 盖 | 市化学有限责任公司生产。其化学成分为h ：n c h 。c h ：c h z s i _ ( o c 。h 。) 。 试验中各种填充剂配制的环氧胶粘剂强度，分别按国家标准g b 6 3 2 9 8 6 和g b 7 1 2 4 8 6 制成拉伸试件和拉伸剪切试件，由材料拉力试验机测定其拉伸强度和剪切强度。填充剂 的加入量，采用每1 0 0 份e 一4 4 环氧树脂中加人的填充剂的份数( p h r ) 来表示。 3 试验内容及结果 1 8 9 3 1 a v 匿- 1 填充剂配制的环氧胶粘剂性能对比 在其他条件不变的情况下，分别以相同量( 均为2 0 p h r ) 的硫酸钙晶须、石英粉、三氧化 二铝粉、沉淀法自碳黑和超细硅酸铝为填充剂，配制环氧胶粘剂，然后按标准分别测出这几 种胶粘剂的拉伸强度和剪切强度。表2 是测试结果。由表2 可以看出，以硫酸钙晶须为填充 剂配制的环氧胶粘剂强度最高。 3 2 硫酸钙晶须用量对环氧胶粘剂强度的影响 图l 和图2 示出了硫酸钙晶须用量与所配制胶 粘剂的拉伸强度和剪切强度的关系。图1 和图2 表 明，硫酸钙晶须用量在1 0 3 0 p h r 时，对环氧胶粘剂 的强度影响不大，但以2 0 p h r 为最高。 3 3 偶联剂对胶粘剂强度的影响 由于硫酸钙晶须表面非常完整、光滑，与树脂间 表2 不同填料配制的胶粘剂性能 磊丽磊丽夏丽i 瓦丽 图1晶须用量与拉伸强度的关系图2 晶须用量与剪切强度的关系 的结合往往不够理想。因此在用硫酸钙晶须配制环氧胶粘剂时，同时加入了适量的硅烷偶联 剂，以增加硫酸钙晶须与环氧树脂基体的结合力。表3 是加入硫酸钙晶须用量1 的k h 一 5 5 0 的试验结果。表3 的结果显示，加入k h 一5 5 0 硅烷偶联剂后，胶粘剂的强度显著提高。 表3 偶联剂豉性前后胺粘剂的强度 1 9 0 3 4 硫酸钙晶须与其他填充剂混合使用对粘接强度的影响 晶须纤维和许多粒子填充剂都具有增强树脂的作用，但是二者的增强作用并不相同。晶 须纤维的增强作用在于纤维本身起着承载作用，而粒子本身并不起承载作用，它的增强作用 在阻止基体分子产生位错的能力。因此，如果将纤维与粒子以适当的比例混合作为树脂填充 荆，往往会使二者的增强作用结合起来，取得更加令人满意的效果。 表4 给出了硫酸钙晶须与石英粉混合配制的环氧胶粘剂粘接强度，将表4 的结果与前 述各表的结果相比，可以看出，混合型填充剂配制的环氧胶粘剂的拉伸强度和剪切强度都有 非常明显的提高。而且经偶联剂改性后，提高幅度更大。 表4 混合型脞粘剂的测试结果 3 5 以硫酸钙晶须配制的环氧胶粘剂的表观特性 在用各种填充剂配制环氧胶粘剂的试验过程中，可以明显地观测到：以硫酸钙晶须配制 的胶粘剂，分散性好触变性大，施工不流淌，固化后表面光滑，不出现白化现象。 此外，由于硫酸钙晶须的高温性能好因此，它所配制的环氧胶粘剂的耐热性能，也有相 应的提高。 4 结语 通过用硫酸钙晶须配制环氧树脂胶粘剂的试验研究，可以得出如下结论： ( 1 ) 与目前常用的填充剂相比较，以经过硅烷偶联剂改性的硫酸钙晶须配制的环氧胶 粘剂，其拉伸强度可提高5 0 1 2 0 以上，剪切强度可提高4 0 1 4 0 以上，效果十分明 显。 ( 2 ) 将硫酸钙晶须与其他粒子填充剂混合用于配制环氧胶粘剂，效果更佳。如改性硫 酸钙晶须与石英粉混合，同改性硫酸钙晶须相比，配制的环氧胶粘剂的拉伸强度和剪切强 度，仍可提高1 7 和7 以上。 ( 3 ) 以硫酸钙晶须配制的环氧树脂胶粘剂表观特性好，性能价格比高。 总之，硫酸钙晶须是一种具有增强、增韧、耐热、高触变性的优良填充剂用硫酸钙晶须 配制环氧树脂胶粘剂，可以大