胶粘剂拉伸粘结强度试验方法的探究

胶粘剂拉伸粘结强度试验方法的探究

李翠翠,王延琴,王延召

郑州飞机装备有限责任公司理化计量中心 河南 郑州 450000

摘要：目前，建筑外墙外保温工程应用的有机类外墙保温材料有聚氨酯、膨胀聚苯板（EPS）、挤塑聚苯板（XPS）、酚醛泡沫板（PF）等；无机类保温材料有发泡水泥板、硅酸钙板、岩棉、玻璃棉、玻珠防火保温板等。有机类聚氨酯、EPS板、XPS板易燃性（B1级标准）带来的安全隐患并引发的火灾事故严重制约了其在外墙外保温体系的应用。而无机类保温材料，由于导热系数高、保温效果差、自身密度大等缺点也限制了其在外墙外保温体系中应用。酚醛泡沫板兼具优异的保温性能和良好的防火性能，成为适合外墙外保温体系的材料之一受到高度重视。近年来，随着技术进步和生产工艺的优化，酚醛泡沫塑料各项性能指标得到很大的改善。欧洲、日本、美国等国家先后研制出无腐蚀性、高耐潮湿的!燃型酚醛泡沫塑料，进一步提高了酚醛泡沫板在外墙外保温体系中的适用性。

关键词：胶粘剂；拉伸粘结强度；胶层厚度

引言

外墙板作为一种新型的低碳建筑材料，成为近些年外墙装饰材料的新宠。传统的保温板胶粘剂采用有机聚合物和水泥组合成聚合物砂浆，随着时间的延长，粘接强度会受到一定的影响。针对这一缺陷，本文研发出一种新型胶粘剂，其间无须使用有机胶结材料，而是以无机矿渣微粉为主要原料，采用水玻璃、氢氧化钠作为外加剂，掺加铁尾矿砂以及少量的粉煤灰作为砂浆集料，制成无机胶粘剂，然后用泡沫板或挤塑板作为保温材料，使其与陶瓷板粘接，制成生态外墙保温板。

1试验过程

1.1试件制备

试验主要采用标准ＧＢ／Ｔ２９９０６—２０１３《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统材料》中，胶粘剂拉伸粘结强度测试方法。取两个厂家胶粘剂产品各一份，试验一：采用不同的胶层厚度，测试拉伸粘结原强度；试验二：采用规定的条件，测定不同浸水高度的耐水拉伸粘结强度。试验基材米用５０ｍｍＸ５０ｍｍｘ２０ｍｍ的水泥砂浆块，每种测试条件下的试件数量为１０个。

1.2试验方法

使用klpHs-25型酸度计和E-201-C型复合式电mn试酚醛泡沫板的pH值。采用360oBpqr酚醛泡沫板，s量5.0g’t6品放入uv，加入100mLwx水y其充分z湿后过{，n试{g的pH值（pH计’t法）。参考JGJ144—2004《外墙外保温工程技术规程》，采用|能粘结强度}n~（ZP-6000C）n试泡沫板与+粘,的粘结强度。将酚醛泡沫板切割、qr成160mm×40mm×30mm条形试6。在其表面涂刷约1mm3面,，晾干至刚好成膜（2~4h）粘结10mm厚+粘,（水灰比为0.3）。试6分9在自然条件下空气中干87护和盛水密封玻璃器皿中潮湿7护。

1.3胶结材料及集料的确定

根据上述试验结果，采用矿渣微粉作为胶结材料，掺加铁尾矿砂及少量的粉煤灰作为砂浆集料。选取矿渣微粉掺加比例在60%～65%，粉煤灰氢氧化钠均为矿渣微粉的4%，制成规格为40mm×40mm×160mm的长方体试体。将制备好试体带模放入标准养护室中养护1d后拆模。脱模后的试件在不同的龄期进行抗折强度、抗压强度测定。

2试验结果及分析

2.1无机填料用量对于胶粘剂粘接强度的影响

以100g改性环氧，80gNR-3369固化剂为树脂体系，通过加入不同质量的无机填料制成耐烧蚀胶粘剂并对高温合金钢和碳化硅试片进行粘接，粘接后拉伸剪切强度如图3所示。无机填料的加入会使胶粘剂的内聚强度降低，与材料的接触面积减少，最终的结果会导致胶粘剂的粘接强度降低。当无机填料用量为500g时，改性环氧对于高温合金钢的粘接强度仍可达到15MPa,对于碳化硅的粘接强度也可达4MPa。

2.2生态外墙保温板力学性能

用泡沫板或挤塑板作为保温材料，使其与陶瓷板通过无机胶粘剂结合，制成生态外墙保温板。养护7d后，分别测定其拉伸粘接强度。对试样A外墙保温板进行拉伸试验，5组试样7d拉伸粘接强度的测定值均大于0.10MPa，由结果可以看到，泡沫板与陶瓷板接触面粘接良好，泡沫板内部结构被拉坏；试样B外墙保温板做拉伸抗试验，其7d拉伸粘接强度也均大于0.10MPa，挤塑板与陶瓷板接触面粘接良好，挤塑板内部结构发生破坏。因此，两种生态外墙保温板的拉伸粘接强度均符合外墙保温胶粘剂技术性能指标的要求（7d拉伸粘接强度大于0.1MPa）。

2.3界面剂对酸碱中和阻断作用影响

选取5种不同pH值的酚醛泡沫板，按1.2试验方法涂抹不同的3面,后与+粘,粘结并7护120d，n试3面,下层0~2mm的pH值，结果见图3。由图3（a）可知，<=酸作为3面,，潮湿7护（湿7）和自然干87护（干7）酚醛泡沫板表层;大pH值分9为4.30和3.92，仍然显酸性。与5涂抹3面,试6相比，pH值明显降低。说明<=酸fg作为3面,能够较好地!断酸性酚醛泡沫板与4性+粘,的酸4中和作用，但在湿7条件下<=酸3面,对两者酸4中和的!断作用略有降低。由图3（b）可知，环>?@作为3面,，潮湿7护和自然干87护酚醛泡沫板表层;大pH值分9为2.91和3.12，均小于<=酸3面,酚醛泡沫板表层的pH值。说明环>?@3面,能够起到!断酸4中和反应的作用，并且其作用的效果要好于<=酸fg。同时可见，在潮湿7护条件下环>?@3面,表层的pH值甚至要略低于干87护试6表层的pH值，该数据说明潮湿条件更有利于环>?@3面,成膜并增强!断作用的效果。

2.4烧蚀前后胶粘剂微观形貌比较

图1为该环氧胶粘剂在1800℃下烧蚀2min的前后对照图。a为烧蚀前，b为烧蚀后。烧蚀前，环氧树脂将填料及纤维紧紧包住，结构紧凑；而烧蚀使得有机组分氧化分解，无机组分烧结，所以胶粘剂内部形成空腔，且无机颗粒体积增大。虽然无机颗粒无法完全将纤维包住，但是结构仍不疏松，说明其具有极佳的耐烧蚀性能。

图1烧蚀前后胶粘剂的SEM图

3结论

以ＧＢＡＴ２９９０６—２０１３标准中胶粘剂拉伸粘结强度试验方法为基础，探讨测试结果准确性、操作合理性为出发点，通过改变胶粘剂成型时的胶层厚度和浸水试件的高度，研究得出：（１）胶粘剂拉伸粘结强度，随着成型时胶层厚度的增加，强度呈先增大后减小，不同产品其增减增幅也各不同；试验所选用的二件胶粘剂在胶层厚度６ｍｍ时，拉伸强度达到峰值。因此约定好胶层厚度，对测试结果的准确度和代表性至关重要。（２）耐水强度随着浸水高度增加，呈先增加后平稳。从可操作性和试件避免受到污染的角度出发，结合试验选用的二种胶粘剂试验结果来看，浸水高度在１５ｍｍ及以上，不宜采用全浸泡法。

4结束语

利用矿渣微粉、粉煤灰、铁尾矿砂和外加剂制备无机胶粘剂，将泡沫板或挤塑板与陶瓷板粘接起来，为铁尾矿砂、粉煤灰的回收利用找到了一个有效途径，同时为新型建筑材料的发展开辟了一个新通道。通过废渣再利用、降低生产能耗等方式来降低生产成本，生态外墙保温板有更加良好的经济效益。

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