石質文物修復用環氧樹脂膠粘劑研制及應用
摘要：環氧樹脂是一種熱固性樹脂，它具有優良的粘接性和各種均衡的物理性質，作為膠粘劑從尖端技術到日常生活諸方面都有廣泛應用。環氧樹脂膠粘劑的性能主要取決于環氧樹脂、固化劑、填料以及其他各種添加劑的種類和用量。此外，也常常與各組成的復合技術有關。本文通過多次實驗，改變各原料的組合及用量配比，合成了一種環氧樹脂膠粘劑，并對其力學性能、收縮膨脹性能、粘度變化、模擬現場等方面測試，驗證了這種粘結劑的優異性能，確定了其在石質文物修復方面的作用。
1 前 言
文物的修復、加固與保護離不開膠粘劑。同傳統的鉚接、焊接技術相比，現代的粘結技術由于各種膠粘劑的大量出現有了很大提高，是文物修復和保護中一種不可缺少的技術手段，而膠粘劑在文物的修復中占有極其重要的地位。但是文物的修復，不同于一般的普通東西可以隨意粘接，修復所用的材料包括膠粘劑都必須要經過實踐驗證，確認可行后才能應用到文物修復工作中，以免造成文物的進一步損壞。
環氧膠粘劑含有環氧基、羥基、酯鍵、醚鍵、胺基等極性基團，對多種物質具有很強的粘接力。環氧膠粘劑在石質文物修復和保護上已得到廣泛應用，但常用脂肪胺做固化劑的環氧膠脆性較大、剝離強度低、耐水性差。用低分子聚酰胺做固化劑的環氧膠防潮濕性、耐濕熱、耐戶外大氣老化性均較差，不適宜用于石質文物的膠粘加固。因此，我們須對環氧膠粘劑進行改性，以滿足實際要求。
2 實驗部分
粘接劑是以環氧樹脂作為主體粘接樹脂，加上固化劑、填料和助劑組成。
2.1 實驗原材料
實驗所用原材料為環氧樹脂，雙酚A型CYD-128環氧樹脂，岳陽石油化工總廠環氧樹脂廠；固化劑，二乙烯三胺，分析純，天津市科密歐化學試劑中心。水溶性脂肪胺B，酚醛樹脂；溶劑，丙酮，分析純，天津化學試劑三廠。無水乙醇，分析純，上海試一化學試劑有限公司?？啡?，分析純，天津登峰化學試劑廠；增韌劑，液態聚硫橡膠；填料，巖石粉，A12O3粉；偶聯劑，KH-560。
2.2 試樣的制備
以CYD環氧樹脂為基體，復配單體固化劑、聚合物固化劑、低粘度交聯性溶劑和稀釋性溶劑，用橡膠彈性體增強材料密封性和韌性，添加偶聯劑以增強樹脂與巖石的粘接力。
進行實驗研究，將上述主要原料按照一定的配比(見表1)進行混合，攪拌均勻后，在適當的溫度和黏度下進行澆注，仔細觀察模具中混合體系的變化情況（顏色、表面有無氣泡，體系豁度等）同時記錄下澆注時間、凝膠時間、脫模時間、試樣的收縮、質量損失等情況后，制備出拉伸試樣和彎曲試樣。
3 石質膠粘劑的組成及配方[-page-]
4 膠粘劑的性能測試及用途
配好膠液后，澆注成標準彎曲和拉伸實驗樣凝膠后脫模。試樣常溫存放lOd，然后放在烘箱中，100℃烘2h。試樣測試指標：線收縮率、失重率（揮發性）、彎曲強度、拉伸強度、熱膨脹率、與灰巖膨脹率之比、耐酸堿性等。
測試每種膠液的粘度-時間特性（25℃），分析膠液的可使用時間。記錄每種試樣的脫模時間池可近似作為膠液的凝膠時間。
用目標材料粘結修復破碎的巖石，測量巖石的凍融性能和力學性能，以此模擬檢驗材料的實際使用性能。
4.1 性能測試
（1）不同配方的澆注試樣的強度比較（室溫測試）
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（2）不同配方的澆注試樣的線性收縮率和失重率比較
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（3）不同配方的凝膠時間比較
2.3 配方的粘度增長速度均較1，4配方慢，四者的凝膠時間分別為160、145、80、90min ,粘度增長曲線圖如圖3所示。
（4）膨脹率測試
將四種配方制作的試樣分別于80℃下，測試其膨脹率，并與巖石的膨脹率做比較，如表3和圖4所示：
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（5）耐高低溫交變實驗
試件經-20~70℃冷熱交變100個循環，強度基本不變。
（6）耐水性
試件在水中浸泡40d后強度基本不變。
（7）耐化學介質性能
試件分別在10% NaOH水溶液,0.5 mol/LH2SO4水溶液中浸泡3個月，強度基本不變。
（8）耐老化性能
用配方2研制的粘結劑，膠接3塊青石樣,2塊石灰石樣并放在模擬戶外的環境當中（風吹、雨淋、日光曝曬、四季溫度的交變），在此條件下，10年之后，發現粘接完好無損，無脫膠現象。
4.2 粘結劑的用途及特點
使用溫度范圍：-20~70℃；粘接各種金屬（鋼，鋁等）及石質等非金屬材料。在干燥、潮濕、水中都能固化，適宜我國南北方石質、混凝土工程的缺陷及露天石質文物大面積的粘接修復。經試驗證明，配方2所制得的膠粘劑膠粘接強度較高、適用期長、操作簡便、耐沖擊、耐水、耐化學介質、耐老化性能好，能夠滿足各類石質文物斷面粘接修復的要求。
5 結 語
配方2所制得的膠粘劑是綜合性能優良的石質文物修復用膠，其凝膠時間合適，可操作性能好，易于配制，而且具有優良的耐水、酸堿、老化等優良的性能，并且與巖石的膨脹率接近，是可用于石質文物修復的一種很好的粘結劑。
1 前 言
文物的修復、加固與保護離不開膠粘劑。同傳統的鉚接、焊接技術相比，現代的粘結技術由于各種膠粘劑的大量出現有了很大提高，是文物修復和保護中一種不可缺少的技術手段，而膠粘劑在文物的修復中占有極其重要的地位。但是文物的修復，不同于一般的普通東西可以隨意粘接，修復所用的材料包括膠粘劑都必須要經過實踐驗證，確認可行后才能應用到文物修復工作中，以免造成文物的進一步損壞。
環氧膠粘劑含有環氧基、羥基、酯鍵、醚鍵、胺基等極性基團，對多種物質具有很強的粘接力。環氧膠粘劑在石質文物修復和保護上已得到廣泛應用，但常用脂肪胺做固化劑的環氧膠脆性較大、剝離強度低、耐水性差。用低分子聚酰胺做固化劑的環氧膠防潮濕性、耐濕熱、耐戶外大氣老化性均較差，不適宜用于石質文物的膠粘加固。因此，我們須對環氧膠粘劑進行改性，以滿足實際要求。
2 實驗部分
粘接劑是以環氧樹脂作為主體粘接樹脂，加上固化劑、填料和助劑組成。
2.1 實驗原材料
實驗所用原材料為環氧樹脂，雙酚A型CYD-128環氧樹脂，岳陽石油化工總廠環氧樹脂廠；固化劑，二乙烯三胺，分析純，天津市科密歐化學試劑中心。水溶性脂肪胺B，酚醛樹脂；溶劑，丙酮，分析純，天津化學試劑三廠。無水乙醇，分析純，上海試一化學試劑有限公司?？啡?，分析純，天津登峰化學試劑廠；增韌劑，液態聚硫橡膠；填料，巖石粉，A12O3粉；偶聯劑，KH-560。
2.2 試樣的制備
以CYD環氧樹脂為基體，復配單體固化劑、聚合物固化劑、低粘度交聯性溶劑和稀釋性溶劑，用橡膠彈性體增強材料密封性和韌性，添加偶聯劑以增強樹脂與巖石的粘接力。
進行實驗研究，將上述主要原料按照一定的配比(見表1)進行混合，攪拌均勻后，在適當的溫度和黏度下進行澆注，仔細觀察模具中混合體系的變化情況（顏色、表面有無氣泡，體系豁度等）同時記錄下澆注時間、凝膠時間、脫模時間、試樣的收縮、質量損失等情況后，制備出拉伸試樣和彎曲試樣。
3 石質膠粘劑的組成及配方[-page-]
4 膠粘劑的性能測試及用途
配好膠液后，澆注成標準彎曲和拉伸實驗樣凝膠后脫模。試樣常溫存放lOd，然后放在烘箱中，100℃烘2h。試樣測試指標：線收縮率、失重率（揮發性）、彎曲強度、拉伸強度、熱膨脹率、與灰巖膨脹率之比、耐酸堿性等。
測試每種膠液的粘度-時間特性（25℃），分析膠液的可使用時間。記錄每種試樣的脫模時間池可近似作為膠液的凝膠時間。
用目標材料粘結修復破碎的巖石，測量巖石的凍融性能和力學性能，以此模擬檢驗材料的實際使用性能。
4.1 性能測試
（1）不同配方的澆注試樣的強度比較（室溫測試）
[-page-] （2）不同配方的澆注試樣的線性收縮率和失重率比較
[-page-] （3）不同配方的凝膠時間比較
2.3 配方的粘度增長速度均較1，4配方慢，四者的凝膠時間分別為160、145、80、90min ,粘度增長曲線圖如圖3所示。
（4）膨脹率測試
將四種配方制作的試樣分別于80℃下，測試其膨脹率，并與巖石的膨脹率做比較，如表3和圖4所示：
[-page-] （5）耐高低溫交變實驗
試件經-20~70℃冷熱交變100個循環，強度基本不變。
（6）耐水性
試件在水中浸泡40d后強度基本不變。
（7）耐化學介質性能
試件分別在10% NaOH水溶液,0.5 mol/LH2SO4水溶液中浸泡3個月，強度基本不變。
（8）耐老化性能
用配方2研制的粘結劑，膠接3塊青石樣,2塊石灰石樣并放在模擬戶外的環境當中（風吹、雨淋、日光曝曬、四季溫度的交變），在此條件下，10年之后，發現粘接完好無損，無脫膠現象。
4.2 粘結劑的用途及特點
使用溫度范圍：-20~70℃；粘接各種金屬（鋼，鋁等）及石質等非金屬材料。在干燥、潮濕、水中都能固化，適宜我國南北方石質、混凝土工程的缺陷及露天石質文物大面積的粘接修復。經試驗證明，配方2所制得的膠粘劑膠粘接強度較高、適用期長、操作簡便、耐沖擊、耐水、耐化學介質、耐老化性能好，能夠滿足各類石質文物斷面粘接修復的要求。
5 結 語
配方2所制得的膠粘劑是綜合性能優良的石質文物修復用膠，其凝膠時間合適，可操作性能好，易于配制，而且具有優良的耐水、酸堿、老化等優良的性能，并且與巖石的膨脹率接近，是可用于石質文物修復的一種很好的粘結劑。
