高鐵車廂地板革膠粘劑的制備和性能研究

李勝華，李俊彬，馮小平，譚利敏

（中國航天科技集團公司四院四十二所，湖北 襄陽 441003）

高鐵車廂地面需要平鋪一層人造地板革，其與車廂殼體的粘接一直使用氯丁橡膠膠粘劑，但其毒性較大、易污染環(huán)境，近年來已被禁止使用。聚氨酯膠粘劑對濕氣敏感，易出現(xiàn)局部粘接弱導致地板革鼓包現(xiàn)象[1]。

環(huán)氧樹脂膠粘劑是一類由環(huán)氧樹脂基料、固化劑、助劑、填料等成分配制而成的工程膠粘劑。由于其具有粘接性能好、功能性強、粘接工藝簡便、不含揮發(fā)性溶劑、抗疲勞性好等優(yōu)點，在許多領域得到了廣泛應用[2，3]。本文以改性環(huán)氧樹脂和低分子聚酰胺為主要原料，制備了一種高粘接性能的雙組分室溫固化膠粘劑，可滿足高鐵車廂地板革的粘接要求。

1　實驗部分

1.1　主要原料

環(huán)氧E54，工業(yè)級，無錫樹脂廠；增韌劑RF-928，工業(yè)級，深圳佳迪達新材料有限公司；KH-560，工業(yè)級，上海希力康；DMP-30，工業(yè)級，市售；聚酰胺651，工業(yè)級，上海樹脂廠；固體填料（碳酸鈣、氫氧化鋁），工業(yè)級，市售。

1.2　儀器與設備

NDJ-7型旋轉式黏度計，上海天平儀器廠；萬能電子拉力機，CMT-6503，深圳新三思試驗設備公司。

1.3　膠粘劑的制備方法

1.3.1A組分的制備

反應釜中，按配方投入環(huán)氧樹脂、增韌劑和KH-560。加熱，升溫至60 ℃后開始攪拌，75 ℃保溫1 h，加入一定量的固體填料，攪拌1 h，出料，得到乳白色黏稠液體。

1.3.2B組分的制備

按配方量投入聚酰胺651于反應釜中，開啟攪拌，加入DMP-30，升溫至60 ℃時，加入一定量的固體填料，攪拌1 h，得到淡藍色黏稠液體。

1.3.3配膠和鋁合金粘接試樣制備

（1）配膠——按A/B等量稱量雙組分，投入塑料杯中攪拌5～10 min，混合均勻，待用。

（2）試樣制備——在打磨好的鋁合金試片粘接面上均勻涂一層配好的環(huán)氧膠粘劑，搭接，用鐵夾固定，室溫固化5 d。

1.4　性能測試與表征

黏度：按照GB/T 2794-1995測定；

斷裂伸長率：按照GB/T1040測定；

剪切強度：按照GB/T 7124測定；

拉伸強度：按照GB/T 2567-2008測定；

耐水性：50 ℃熱水浸泡3 h后，按照GB/T 7124測定剪切強度；

防火性能：按照BS 6853測試；

總有機揮發(fā)物含量：按照GB18583-2008附錄F測定；

表干時間：手指按壓不發(fā)粘的時間；

適用期：取200 g環(huán)氧樹脂和固化劑的混合物，在25 ℃環(huán)境中可使用的時間。

游離甲醛：苯、甲苯和二甲苯：按GB 18583—2008測定。

2　結果與討論

2.1　配膠適用期

促進劑DMP-30的用量對配膠適用期和固化速度影響較大，以聚酰胺651樹脂100 g為基準，根據(jù)DMP-30用量變化，測定環(huán)氧膠粘劑的適用期，如表1所示。

表1　DMP-30的用量對環(huán)氧膠粘劑適用期的影響Tab.1　Effect of DMP-30 amount on operation time of epoxy adhesives

由表1可以看出，當DMP-30用量大于4 g時，地板革背膠的適用期會大大縮短。為了便于高鐵車廂的大面積粘接操作，綜合考慮固化速度，DMP-30用量以2 g為宜。

2.2　力學性能

高鐵車廂地板革的粘接對膠粘劑有粘接剪切強度、本體斷裂強度和伸長率、耐水性、耐循環(huán)交變等各項指標要求，研制的環(huán)氧膠粘劑力學性能如表2所示。

表2　環(huán)氧膠粘劑的力學性能測試結果Tab.2　Test results of mechanical properties of epoxy adhesive

由表2可以看出，環(huán)氧膠粘劑有3 h的適用期，表干時間滿足高鐵地板革鋪設的工序要求；剪切強度和拉伸強度滿足指標要求，尤其是斷裂伸長率為16.5%，表明膠粘劑有極佳的韌性。

2.3　環(huán)保性

按TB/T 3139—2006《機車車輛內裝飾材料及室內空氣有害物質限量》第3.3.1.2進行抽樣和判定。檢驗結果見表3。

表3　環(huán)氧膠粘劑的環(huán)保性檢測結果Tab.3　Environmental test results of epoxy adhesive

由表3可以看出，環(huán)氧膠粘劑中各類有害有機揮發(fā)物含量遠低于限量，膠粘劑具有優(yōu)異的環(huán)保性。

2.4　防火性能

按BS 6853：1999（包含修正1）：2002—載客列車設計和建造防火條例 條款6.2 火反應控制，表格2-車內垂直表面的要求，測試方法按照下列標準執(zhí)行：

1）BS 476-6：1989+A1：2009 “ 建 筑材料及構件對火反應測試 第6部分：制品火焰蔓延測試方法”；

2）BS476-7：1997+Amd.NO.C1： 2014”建筑材料及構件對火反應測試 第7部分：制品表面火焰?zhèn)鞑ニ俣确旨壏椒ā保?/p>

3）BS 6853：1999（包含修正1）：2002附錄B.2（資料性附錄）—煙氣毒性加權值R的測定—面積法；

4）BS 6853：1999（包含修正1）：2002附錄D 8.4—煙密度測試方法—面板測試。

表4為環(huán)氧膠粘劑的防火阻燃性能檢測結果。

由表4可以看出，制備的環(huán)氧膠粘劑防火阻燃性能完全滿足要求，尤其是煙密度達到防火最高等級A0。

表4　環(huán)氧膠粘劑的防火阻燃性能檢測結果Tab.4　Test results of fire resistant and flame-retardant performance of epoxy adhesive

3　結語

（1）以改性環(huán)氧樹脂、改性聚酰胺為主要原料，制備的雙組分室溫固化膠粘劑具有優(yōu)異的工藝適用期；

（2）固化物韌性好, 斷裂伸長率為16.5%，粘接強度為鋁/鋁11 MPa、粘接地板革達到內聚破壞；

（3）制備的室溫固化膠粘劑具有優(yōu)良的耐水性、環(huán)保性、防火性，均滿足高鐵車廂對膠粘劑材料的要求。

[1]黃熠,秦志超,王先鋒.地板革粘接劑的選擇和施工[J].客車技術與研究 2007,8(5):12-16.

[2]蔡永源,李彤,孔瑩,等.環(huán)氧樹脂膠粘劑應用進展[J].化工新型材料,2005,33(11):17-20.

[3]丑紀能,鄧飛躍.室溫固化環(huán)氧樹脂結構膠粘劑的研究[J].化工新型材料,2007,35(3):80-82.