摘要：环氧树脂是一种环氧低聚物，加入适当的固化剂后生成三维网状结构的热固性树脂聚合物，具有良好的力学性能、优异的黏结性能以及较小的固化收缩率等众多优点。增韧剂的掺入能改善环氧树脂固化后呈脆性的问题，增加聚合物分子链的活动能力，让环氧树脂体系的模量、脆性下降，而柔韧性得到改善。第Ⅲ组环氧树脂结合料（A/B0）既具有较快的粘度增长速度，又具有良好的柔韧性能，是更为理想的结合料配方。
关键词：环氧树脂；增韧；黏度；拉伸强度
1 环氧树脂
近年来我国交通事业取得了长足的发展，先后修建了多座大跨径钢桥，随之而来的钢桥面铺装问题成为国际上的研究热点。大跨径钢桥通常处于交通网络的重要部位，它的畅通是整个交通网络正常运行的重要保证。一旦桥面铺装受损，对受损部位的维护将对交通造成较普通公路路面维修而言更为严重的危害，并且桥面维修的施工环境更为严苛，工艺也更加复杂，维修难度加大。
高性能养护材料与维修技术已经成为目前钢桥建设中亟待解决的关键技术之一。环氧树脂混凝土是一种纯聚合物混凝土，具有强度高、高温稳定性好、固化速度较快、粘附力强、耐腐蚀等优点，适宜用于钢桥面铺装的维修。然而，在工程实践中也发现，环氧树脂混凝土变形性能较差、脆性较大，在车辆荷载与环境条件的综合作用下容易发生开裂，影响维修的效果。因此，有必要对环氧树脂混凝土进行增韧，提高其柔韧性，也就是提高其变形性能和抗裂性能，延缓维修区域的低温开裂和疲劳开裂，从而延长使用寿命并减少对交通的影响。
本文通过室内试验研究环氧树脂结合料的增韧方法，并基于黏度试验和拉伸试验，研究不同配比环氧树脂的柔韧性能，对改善钢桥面养护维修技术带来一定积极意义。
2 环氧树脂定义
环氧树脂是一种环氧低聚物，它的一个分子中包含两个以上环氧基（由两个碳原子与一个氧原子形成的环），其中脂肪族、脂环族或芳香族等有机物作为骨架，并在加入适当的化学试剂后能形成三维交联网络状结构物的化合物总称。环氧树脂具有液态、黏稠态、固态等多种形态，一般不能单独使用，只有当它和固化剂发生固化反应生成三维网状结构的不溶不熔聚合物才有使用价值，因此环氧树脂是一种热固性树脂。环氧树脂中所含的独特的环氧基，以及羟基、醚键等活性基团和极性基团，使其具有良好的力学性能、优异的黏结性能以及较小的固化收缩率等众多优点。
环氧树脂结合料主要由树脂、固化剂及其他改性助剂组成。一般的环氧树脂固化后呈脆性，因此它的冲击韧度和耐热冲击性能都不佳，增韧剂的掺入能在一定程度上改善这一缺陷，让环氧树脂体系的模量、脆性下降，而伸长率增大，柔韧性得到改善。
3 环氧树脂化学改性方法
近年来，国内外研究人员对环氧树脂采用的增韧改性方法主要有橡胶弹性体增韧改性、热塑性树脂增韧改性、热致性液晶聚合物增韧改性、互穿聚合物网络增韧改性、核壳微粒增韧改性、刚性纳米粒子增韧改性以及采用柔性链段固化剂等方法。本文拟采用增韧改性剂对环氧树脂体系进行化学增韧改性。它是一种性能优异的高分子材料，其分子中包含柔性链段，具有良好的弹性和耐低温，低温下仍能保持高强度，耐溶剂性好，耐酸、耐碱，是近年来发展迅速的高分子材料之一。增韧改性剂可与环氧树脂以多种方式结合，并展现出各自的优势，它能在较大的比例范围内和环氧树脂配合，通过调节掺加含量，能够获得具有不同性能的聚合物。
4 环氧树脂结合料配方比选
4.1 黏度试验
本文采用双组分（A组分、B组分）环氧树脂，其中A组分为环氧树脂，B组分中主要包含固化剂及其他改性剂，根据B组分中增韧改性剂不同的加入比例，配置了B、B0、B1、B2等四种固化剂。将原材料放置于温度设置为23℃的烘箱内保温12h以上。
表1 双组分环氧树脂黏度试验配比
由表2可知，第Ⅰ组环氧树脂的初始粘度最低，前期反应速度较慢，粘度增长不明显，后续反应速度变快，粘度增长速度也随之加快；第Ⅱ组环氧树脂具有一定的初始粘度，但后期增长速度较慢；第Ⅲ组环氧树脂的初始粘度和第Ⅱ组接近，但其固化反应速度随着时间的增长而不断加快，粘度随时间增长的速度也越来越快；第Ⅳ组和第Ⅴ组的粘度增长曲线类似，初始状态下粘度均较高，且随时间的增长，固化反应的发生，粘度增长较快。
从试验结果可以看出，第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ组环氧树脂的固化速度较快，能保证施工完成，且能更早的达到恢复通车时所需的强度，更能满足钢桥面铺装实际维修过程快速修复这一要求。其中，第Ⅲ组环氧树脂在后期黏度增长有更快的趋势。
4.2 拉伸试验
按表3所示，分别养护成型五组环氧树脂浇筑板，并切割成哑铃型试件。其中，第Ⅳ组环氧树脂（A/B1）按比例混合后，成型时间超过3天，难以满足快速成型、快速修补等要求。因此，第Ⅳ组试件不再进行拉伸试验。
表3 双组分环氧树脂拉伸试验配比
从表4可以看出，第Ⅰ组和第Ⅴ组环氧树脂的抗拉强度较大，分别达17.84MPa和16.90MPa，但它们的断裂延伸率较小，仅为26.9%和36.6%，韧性、变形能力较差。第Ⅱ组和第Ⅲ组环氧树脂的抗拉强度较其他两组稍小，分别为13.05MPa和13.89MPa，但第Ⅲ组环氧树脂的变形能力很好，其断裂延伸率达到了71.12%，柔韧性良好，是作为路用材料来说一种更理想的增韧方案。
5 结语
本文采用增韧改性剂对双组分环氧树脂进行化学改性，通过改变增韧改性剂的添加量，配置了B、B0、B1、B2、B3等五种环氧树脂固化剂。通过黏度试验，认为第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组环氧树脂的固化速度较快，且第Ⅱ组环氧树脂后期具有更快的粘度增长趋势。通过拉伸试验，认为第Ⅲ组环氧树脂具有良好的柔韧性，并且具有一定的强度。第Ⅲ组环氧树脂结合料（A/B0）既具有较快的粘度增长速度，又具有良好的柔韧性能，是更为理想的结合料配方。
参考文献：
[1]孙曼灵. 环氧树脂应用原理与技术 [M]. 机械工业出版社，2002.1-4
[2]金玉杰，肖力光. 环氧树脂混凝土现状与分析[J]. 吉林建筑大学学报，2009，26（4）：9-13.
论文作者:刘洋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/25
标签：环氧树脂论文; 固化剂论文; 粘度论文; 黏度论文; 性能论文; 聚合物论文; 脆性论文; 《基层建设》2019年第20期论文;