摘要：针对桥面铺装结构较厚，且容易出现病害等问题，对桥面铺装材料力学性能进行分析，提出了一种桥面环氧薄层结构，并进行了防滑薄层弹性环氧胶黏剂的开发．通过对增韧剂、稀释剂和固化剂的研究、选择及配方优化，制得了一种性能良好的防滑薄层弹性环氧胶黏剂．通过拉伸测试可知，其拉伸强度可达２１ＭＰａ，断裂伸长率达５０％．同时其与混凝土粘接强度可达２．５ＭＰａ，且热相容性通过．试验结果表明，桥面防滑薄层弹性环氧胶黏剂综合性能优异，适用于桥面铺装工程．

关键词：薄层环氧；增韧剂；稀释剂；固化剂；拉伸性能

桥面防滑薄层环氧铺装材料是一种新型的桥面面层材料，由双组分环氧胶黏剂与防滑耐磨骨料组成．环氧树脂胶黏剂具有良好的力学性能及耐候性，与水泥混凝土、骨料、钢板等基材粘结性能良好，因此，环氧覆层不仅可以减少铺装层厚度，而且还具有防滑耐磨、抗裂、防水、防氯离子渗透等功能［１］．但是普通环氧胶黏剂与混凝土热膨胀系数相差大，两者之间热相容性差，在环境温度变化的情况下，面层材料与基材变形的不一致会产生较大的层间内应力，导致桥面混凝土被拉裂或者薄层环氧铺装层发生剥离脱落．经验表明，低弹性模量与良好的变形能力能有效降低薄层环氧铺装层与桥面混凝土之间的内应力，所以有必要对薄层环氧材料进行增柔改性．根据美国ＡＣＩ５４８．８Ｍ－０７规范要求，用于环氧覆层的环氧胶黏剂的抗拉强度应为１２～３４ＭＰａ，断裂伸长率应为３０％～７０％．本文通过对增韧剂、稀释剂以及固化剂对环氧胶黏剂拉伸强度和柔韧性能影响的研究，制得了一种满足桥面铺装要求的环氧铺装材料．

１ 实验部分

１．１ 实验原材料

环氧树脂：液态环氧树脂Ｅ－５１，工业级，岳化树脂厂；

增韧剂：Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３和Ｒ４，其中Ｒ１为自制增韧剂，其余为市售增韧剂；

稀释剂：Ｘ１，Ｘ２和Ｘ３，工业级，市售；

固化剂：Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５和Ｇ６，其中Ｇ６为自制固化剂，其余为市售固化剂．

１．２ 实验仪器设备

电子**试验机ＷＤＷ１００，中国科学院长春科新公司试验仪器研究所；研磨分散机；恒温箱；旋转粘度计．

１．３ 测试项目

１．３．１ 拉伸性能

拉伸性能包括拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量．按照ＧＢ／Ｔ２５６７－２００８《树脂浇铸体性能试验方法》进行浇铸与测试．

１．３．２ 粘度

环氧胶黏剂的粘度按照ＧＢ／Ｔ２２３１４－２００８《塑料、环氧树脂黏度测定方法》进行测试．

１．４ 实验试件的制备

本文的配方如无特殊说明，均以Ｅ－５１树脂１００份为标准．

１．４．１ 拉伸试件的制备

将稀释剂或增韧剂加入***环氧树脂中，在研磨分散机中进行搅拌，搅拌速度为２０００ｒ／ｍｉｎ，搅拌时间为１０ｍｉｎ；再加入固化剂进行搅拌***均匀混合，倒入拉伸模具中进行浇注成型．

１．４．２ 固化方式

固化方式分为２种：一种是恒温（２３±２）℃固化７ｄ；另一种是在经过２３℃／７ｄ固化后再进行８０℃／２４ｈ固化．

２ 实验结果与讨论

２．１ 增韧剂对环氧胶黏剂拉伸性能的影响

增韧剂通过物理作用降低聚合物的玻璃化温度，减少固化树脂交联点间链运动的势垒以达到赋予固化产物柔韧性的目的［２］．一般来说，可在环氧树脂基体中加入长链脂肪族化合物、互穿网络聚合物或者橡胶弹性体等来进行增韧．周宏群等［３］通过电镜实验发现，增韧剂可通过诱发银纹或原位分相生成海岛结构等来实现增韧．本文选取Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３和Ｒ４等４种不同类型增韧剂进行实验以考察增韧剂对环氧固化体系拉伸性能的影响．其中Ｒ１属于自制反应型长链脂肪族增韧剂，Ｒ２属于含端巯基液态聚硫橡胶，Ｒ３属于改性聚氨酯，Ｒ４为端环氧基反应型液态丁腈橡胶．实验选取Ｅ－５１作为基体树脂，分别测试（２３±２）℃７ｄ固化后的拉伸性能，测试结果见图１，图２和图３．

图1 增韧剂掺量**拉强度的影响

图2 增韧剂掺量对伸长率的影响

图3 增韧剂掺量对弹性模量的影响

从图１～图３可以看出，Ｒ１和Ｒ２的掺入对固化产物柔韧性能的改善相当显著．当其掺入到环氧树脂中，参与固化反应时，会在环氧树脂的交联结构中引入了柔性良好的分子链段，很大程度上提高了环氧交联网络的*****能力，极大地改善了固化产物的柔韧性能．当Ｒ１和Ｒ２掺量为４０％时，固化产物的伸长率均达到较大，分别为６０％和４８％，较未改性前环氧固化产物的断裂伸长率增长了约３０倍和２５倍．此时弹性模量也从３．２８ＧＰａ降到分别为０．６５ＧＰａ和０．５４ＧＰａ，下降幅度分别为８０％和８３％．同时长链段分子的引入也会降低其内聚强度，导致固化产物的抗拉强度降低．当Ｒ１和Ｒ２的掺量大于４０％后，固化产物的抗拉强度与弹性模量仍然持续降低，但是断裂伸长率呈下降趋势，原因可能是由于内聚强度过低所致．

Ｒ３的掺入对固化产物的柔韧性能改善不显著．固化产物的抗拉强度和弹性模量会随着改性聚氨酯掺量的增加呈现先升高后逐渐降低的趋势．当掺量为１０％时，固化产物的抗拉强度和弹性模量均达到较大值．其主要原因可能是未改性的环氧树脂体系表现为脆性，当加入改性聚氨酯后，聚氨酯与环氧树脂基体“强迫互溶”，聚氨酯的软段分子穿插于树脂基体中，降低了体系的内应力，当固化产物受到拉伸时，这种互穿聚合物网络结构的协同作用就能得到体现，导致拉伸强度与弹性模量提高［４］．但是当Ｒ３掺量超过１０％时，固化产物的抗拉强度与弹性模量均会逐渐下降，主要原因可能是当聚氨酯掺量增多时，固化产物中聚合物的协同作用减弱，更多地向聚氨酯的柔韧性能方向发展，导致强度下降，柔韧性能上升．随着聚氨酯掺量的增大，固化产物的断裂伸长率也随之增大，当其掺量为５０％时，断裂伸长率达到１４％，较未改性前固化产物的断裂伸长率增长了７倍左右．

Ｒ４的掺入使得固化产物抗拉强度和弹性模量下降，当掺量为３０％时，固化产物的抗拉强度和弹性模量分别下降到４３．０２ＭＰａ和２．７６ＧＰａ，下降幅度分别为２３％和１６％．当其掺入量超过３０％以后，由于其本身粘度相当大，会导致整个体系拌合性能变得很差，故不宜继续增加掺量．随着Ｒ４的增加，其固化产物的断裂伸长率先升高后下降，在掺量为２０％时达到较大，为９％．这可能是由于当Ｒ４含量为２０％时与环氧树脂具有较好的相结构，当超过这一掺量时，橡胶体与环氧树脂不能形成完全的相分离结构，所以导致伸长率下降．

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