然而，由于固化后的環氧樹脂內應力大，因而存在質脆、耐疲勞性、耐熱性、抗沖擊韌性差等缺點，難以滿足工程技術的要求，使其應用受到一定的限制。為此對環氧樹脂的增韌，改善它的脆性及力學性能是重要的課題之一。本文用小分子聚酸胺650#為增韌劑，分別以滑石粉、砂子粉、玻璃纖維為填料，對環氧樹脂建筑結構膠進行改性。

　　1.月交接內應力分析

　　在建筑結構的連接中，膠接獲得了廣泛的應用，它具有簡化結構、優化性能等優點，但是膠接接頭中的內應力會對膠接強度和耐久性產生很大的影響，限制了膠接在一些重要場合的應用。通常內應力主要有兩個來源川:①膠粘劑在固化過程中由于溶劑揮發、縮聚反應時小分子產物逸出或加聚反應時原子間距離縮短等原因，膠層體積收縮，產生收縮內應力;②膠粘劑和被膠接體的熱膨脹系數不同，在溫度變化時會產生熱應力。接頭上內應力的存在通常導致接頭強度大大下降，有時甚至使得接頭自動破裂。

　　1.1收縮應力

　　膠粘劑不管用什么方法固化，都難免發生一定的體積收縮。當膠粘劑處于流動狀態時，體積收縮可以得到補償;如果在失去流動性之后體積還沒有達到平衡的數值，進一步固化就會產生內應力。膠接接頭中的收縮應力受到許多因素的作用，當采用簡便方法測定收縮應力時，可將膠粘劑涂于金屬錫箔上，固化之后由于收縮應力的作用箔片就會發生彎曲，測定曲率半徑p，膠層厚度h1和箔片厚度h2，即可由下式計算收縮應力P的大小:

　　式中E1為膠粘劑的彈性模量，E2為金屬箔的彈性模量，m=E1/E2，n二h1/h2。

　　1.2熱應力

　　熱膨脹系數不同的材料膠接在一起，溫度會在界面中造成熱應力。在膠接兩種膨脹系數相差很大的材料時，熱應力的影響尤其顯著I4]。為了避免熱應力，膠接熱膨脹系數相差很大的材料一般寧可選擇比較低的固化溫度，好采用室溫固化的膠粘劑。例如，不銹鋼與尼龍之間的粘接，如果采用高溫固化的環氧樹脂膠粘劑只能得到很低的粘接強度，而采用室溫固化的環氧一聚酞胺膠粘劑就能得到滿意的膠接強度。

　　對于膠接膨脹系數不能匹配的材料，為使之在溫度改變時不發生破裂，一般采用模量低，延伸率高的膠粘劑，使熱應力能通過膠粘劑的變形釋放出來。

　　由于金屬被粘物的剛性比膠粘劑大得多，若設膠粘劑因溫度上升而產生的熱膨脹全部被約束，熱膨脹將導致膠層內產生壓縮應力。若取膠粘劑的彈性模量為2.sxl03MPa，屈服極限為20MPa，線膨脹系數為110l0一6/℃在膠粘劑的升溫為T時，所受壓縮應力可由下式計算:

　　環氧樹脂建筑結構膠粘劑增韌改性試驗研究

　　由上述計算結果可知，只要溫升達72.7℃，即會出現不可逆轉的塑性壓縮變形，而溫度回復時，這部分塑性應變將導致收縮，溫度復為初始值時，膠層中將存在拉伸彈性變形，也就是說出現了熱拉伸應力，殘存于膠層內。

　　1.3減小內應力的措施

　　膠接接頭中不可避免的要存在內應力，除了采用合適的工藝措施以減小內應力以外，研究接頭中內應力的大小及分布規律從而減小其有害影響是十分有意義的。為降低結構膠粘劑固化過程中產生的內應力，本文采用的是加入特定的無機填料的方法。

　　由于無機填料不參與化學反應，加入無機填料能使固化收縮按比例下降.加入無機填料還能降低熱膨脹系數，因此加入適量填料能使某些膠粘劑的強度顯著提高。

　　對填料進行超細加工或纖維化加工，再加入膠粘劑中，是近年來才開發的新技術。它們的加入，一改過去加入填料降低沖擊強度的傳統，反而可增加韌性，提高膠體的力學性能，這種方法已成為環氧樹脂等熱固性膠粘劑提高韌性的一項新技術。

　　2.試驗部分

　　主體粘料:E一44環氧樹脂(藍星化工新材料股份有限公司無錫樹脂廠);E一51環氧樹脂(藍星化工新材料股份有限公司無錫樹脂廠);固化體系:T一31固化劑(無錫市樹脂廠);聚酞胺650林(藍星化工無錫樹脂廠精細化工研究所);活性稀釋劑:EPG一660(吉林化學工業股份有限公司):增塑劑:鄰苯二甲酸二乙醋(沈陽市新西試劑廠):固化促進劑:間苯二酚(天津市科密歐化學試劑開發中心);增韌劑:聚酞胺65叫(藍星化工無錫樹脂廠精細化工研究所)填料:滑石粉，400一600目(工業級):砂子粉，325目(過篩);玻璃纖維，耐堿玻纖短切紗。

　　2.2增韌機理

　　玻璃纖維作為一種性能優異的無機非金屬材料，主要成分包括5102、A1203、Cao、B203、Mgo、Nao等。此填料在提高膠粘劑的強度方面效果非常顯著.

　　它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經高溫熔制、拉絲、絡紗等工藝，后形成纖維狀材料，其強度大為增加且具有柔軟性，配合樹脂使用已成為優良的結構用材。其增韌機理【8〕為:不連續纖維的增強理論假定，負荷或應力能通過基體從纖維傳遞到纖維，纖維比基體強度大、模量高，因此當復合材料受到外應力時，纖維局部抵抗形變，在纖維中產生了比其周圍基體高得多的應力。當兩界面結合很好時，這種增強效果尤為明顯。

　　2.2.2界面作用機理

　　大量研究表明，復合材料的界面粘結越好，其層間剪切強度越高，但沖擊韌性往往有所下降。因為通常沖擊能量的吸收和耗散是通過填料，尤其是纖維填料與樹脂基體之間的界面脫粘、填料被拔出來實現的。填料與樹脂的韌性不很好時，則在應力作用下，破壞過程中增長的裂縫將容易擴展到界面，呈現脆性破壞【9、101。若界面粘結太弱，在應力作用下，填料會在裂縫增長之前呈現界面脫粘而破壞。此外，界面缺乏粘結力易存在空隙，則水分很容易滲透進其界面層導致強度大大下降。因此根據填料界面作用機理的變形層理論，在提高填料尤其是纖維填料與樹脂基體之間界面粘結力同時又引入容易變形的界面層，則有可能同時提高填料的層間剪切強度、抗沖擊韌性及抗濕性能。也就是說，只有當界面層具有較低的模量利于界面應力松弛時，才能協調平衡各項性能。

　　2.3試驗方法

　　環氧膠粘劑分為A、B兩組分。在A組分中，包括粘料和填料，粘料選用E一51、E一44，按質童比4:6混合，填料分別選用滑石粉、砂子粉和玻璃纖維。B組分為固化劑和促進劑的混合物.膠粘劑各成分的質量比為粘料:填料二l:x

　　2.4試樣制備和表面處理

　　拉伸剪切強度試樣為單搭接結構，金屬片搭接長度為12.5士0.smm，金屬片主要尺寸為10025XZnun3。

　　表面處理方法:先用丙酮對表面進行脫脂處理，然后進行粗化處理，后對試樣進行清洗烘干。

　　2.5性能測試

　　拉伸剪切強度測試參考GB/T7124一1986進行試驗，拉伸速度為snun/min。

　　樹脂澆鑄體拉伸性能測試參考GB/T2568一1995進行試驗，拉伸速度為2mm/min。

　　3.試驗結果與分析

　　環氧樹脂膠粘劑的韌性(大伸長率)指標是防止脆性破壞的重要保證，在環氧樹脂膠粘劑加入填料可以改善環氧樹脂膠粘劑的韌性，選用合理的摻量能調配出適宜的環氧樹脂膠粘劑，匹配良好的固化劑，環氧樹脂不僅具有較好的韌性，而且還能有較高的強度。

　　3.1玻璃纖維摻量的確定及其性能

　　本文研究中采用耐堿短切玻璃纖維，其各項指標如表1所示。玻璃纖維不同用量時自配膠與對比試樣剪切強度對比數值如表2和圖l所示。從試驗結果可以看出，在環氧樹脂膠粘劑中加入，玻璃纖維可以顯著增加其剪切強度，選用合理的摻量能夠調配出強度較高的環氧結構膠粘劑。

　　環氧樹脂建筑結構膠粘劑增韌改性試驗研究

　　玻璃纖維不同用量時自配膠與對比試樣斷裂伸長率對比數值

　　環氧樹脂建筑結構膠粘劑增韌改性試驗研究

　　環氧樹脂建筑結構膠粘劑增韌改性試驗研究

　　通過試驗可知自配膠粘劑中的玻璃纖維與基體兩界面結合較好，試膠粘劑的斷裂伸長率有了顯著的提高.因此，摻加了玻璃纖維的環氧樹脂結構中，固化產物被賦予了良好的柔韌性。

　　4.結論

　　本試驗研究主要觀察膠粘劑的強度及韌性，分別通過剪切強度和斷裂伸長率來表征，強度越高，柔韌性越好，粘接越牢。

　　(1)在膠粘劑中加入玻璃纖維作為填料，改善了樹脂之間的堆砌性，充分了發揮纖維材料的優異性能和協同效應，通過玻璃纖維改性的環氧樹脂膠粘劑強度有很明顯的提高。

　　(2)環氧樹脂膠粘劑的韌性(大伸長率)指標是防止脆性破壞的重要保證，改善韌性一直是研究的熱點。本文通過試驗研究確定了改善膠粘劑韌性的玻璃纖維的合理摻量，加以良好的固化，不僅韌性有較好的提高，而且也有較高的強度。