结构胶总结
③双飞粉
图6硅粉结果分析
分析:从图表分析可以看出,双飞粉掺量在200%各项性能均不错,由于双飞粉加入主要是增加B剂的白度及减少成本,故其加入得综合考虑A剂填料的加入。
④气相SiO2
图7 B-1剂气相SiO2结果分析
分析:因为气相SiO2在A、B剂主要起调节稠度、施工性能的作用,由于加入量比较少,从上图可以看出加入2%的量,对抗压强度、抗弯强度不错。
1.2.2.2 B-2
B-2剂分析过程见表20、表21、表22、表23,其中651固化剂和5413-2固化剂、双飞粉和气相SiO2为相关关系。
表20 B-2剂拉伸强度分析表
表21 B-2剂抗压强度分析表
表22 B-2剂钢-钢拉剪强度分析表
表23 B-2剂抗弯强度分析表
1.2.2.3 B-2
B-2剂中由于有了5413-2的加入,各项性能均有不错的提高,故5413-2与651固化剂混掺可以达到不错的效果,后面也会有全加5413-2后其各项性能有非常大的提高,只是凝胶时间及固化时间比较短,是施工性大打折扣,以下表24为其最优配比。
2.4
2.4.1
加入其中的钢纤维量为占A、B剂混合后的总重量的比例。
表42 钢纤维实验
组合
抗拉/MPa
抗压/MPa
抗弯/MPa
钢钢抗剪/MPa
A2×B2.10
42.20
105.49
63.20
24.95
1%钢纤维
32.21
109.10
60.71
27.79
2%钢纤维
41.47
89.60
57.32
26.47
1.1.1 A剂数据结果
从实验数据可以看出,除了一部分满足规范的抗压强度及钢钢粘结强度外,其余抗拉及抗弯远小于规范规定的强度值。具体试验数据见表3.
1.1.2 A
(1)正交结果
正交实验中显示的强度结果为3种不同掺量的各参数之和,分别见表4、表5、表6、表7 。
表4 拉伸强度正交实验结果
表5 抗压强度正交实验结果
①102C
图1 102C掺量对胶的影响
分析:从图表可以看出,102C的掺量对抗拉强度及抗弯强度、钢钢拉剪强度影响不明显,掺量在20%及60%时抗压强度效果比40%更加好。
②硅粉
图2硅粉对胶性能的影响
分析:从图表分析可知,抗压强度时随着强度增大而增大,且其他参数没有多大变化,故可加入一定量的硅粉,既节约了成本,又不影响其施工性及其他参数的变化;但是对于抗弯强度,显然是硅粉越少其抗弯性能越好。
这也从另一面证实了公司生产的结构胶应该为最优的配比。
(3)在其余的探索性实验结果来看,加入硫酸钙晶须、增韧剂KH-07、钢纤维对结构胶的各项性能没有影响,有点还会较少结构胶的性能。
(4)增塑剂二丁酯主要是提高结构胶的拉伸率的,但是从实验结果来看,其不仅没有增加韧性,反而会降低结构胶的各项性能,;再者,由于其不参与结构胶的反应,在搅拌及固化过程中反而会带入许多气泡,进而影响结构胶的性能及施工性。
DMP-30
1.50
3.27
118%
KH560
0.85
0.43
-49%
双飞粉
58.00
57.16
-1%
气相SiO2
1.50
0.57
-62%
总计
90.45
90.45
从各种的添加量来看,本次实验的最优配比和公司结构胶对比可以发现:A剂填料和环氧树脂基本没有变化,只是把二丁酯减少;B剂主要是把促进剂DMP-30增加一倍和偶联剂KH560减少将近一半,固化剂及填料均没有什么变化。
105
63
25
从上表可以看出,后两组实验较公司的结构胶ESA有一定的提高。
(2)A、B剂中个组分添加量对比
ESA
A2
备注
A剂
质量/g
质量/g
较前者增加或减少比例
注:负值表示较公司结构胶较少的比例;正值表示较公司结构胶增加的比例。
E44
11.70
10.64
-9%
CYD-128
15.00
15.96
6%
XY692
由于第一次正交实验可能有误差,故根据正交实验选取最好的几组重做实验具体结果如下表29所示;其中ZB1表示正交B1组,ZB2表示正交B2组
表29 补充实验组
1.3.2
最终配方如下表所示,总共有八种配方,如表30~37所示,最终的实验结果均满足规范要求,个别配方比较优异,比如说A2×ZB2-10、A3×ZB2-10,只是固化速率很快;具体到伸长率,由于实验设备的限制,没有测量,但是可计算机显示可以看出伸长率不到2%,这和加入填料有关,最后是脆性破坏。
③气相SiO2
图3气相SiO2对胶性能的影响
分析:从上图可知抗压强度、钢钢拉剪均随其掺量的增加而减小,抗弯强度对其比较敏感;由于气相SiO2比较细,其作为调节胶体物理性能比较优越,比如胶体的稠度及流动性。故其主要作用还是调节胶体的施工性能。
1.1.3 A
最优组的选取应从单因素对应的配比中综合选出各项性能均优的配比;在此组实验中A剂共选取3组最优配比,如表8所示,其中E44与CYD128、XY692比例均不变,分别为40%、60%、20%。
表39硫酸钙晶须与实验胶对比2
2.1.2
图8 硫酸钙晶须改性实验结果
分析:从实验结果看,加入硫酸钙晶须后各项性能均下降,故不采用。
2.2
KH-07增韧剂,由大连凯华有限公司提供,A剂用于静载、D剂用于冻荷载,实验结果见下表
2.2.1
表40 增韧剂KH-07数据
2.2.2
图9 KH-07D结果
图10 KH-07A结果
实验人员:李涛
指导老师:戴炜老师
2013.07.24------2013.09.04
湖南固力工程新材料有限责任公司
1
1.1 A
由于实验条件的限制,同时为了减少正交实验组合数量,A剂正交实验首先保证B剂不变,改变A剂各组分的掺量,共有9组数据:L934。如下表1及表2所示。
表1 A剂正交配方
表2 B剂配方
①促进剂DMP-30
图4 DMP-30结果分析
分析:从上图可以看出促进剂DMP-30掺量对抗压强度、抗弯强度、拉伸强度均呈正相关关系,随着掺量的增加而增大,对钢钢拉剪影响不大。
②硅烷偶联剂
图5 KH560结果分析
分析:从图表分析可知,KH560对各项性能影响不是很大,硅烷偶联剂主要是对钢钢拉剪中钢片的表面处理,故为了增加钢钢拉剪可以多掺一定的KH560,提高拉剪强度。
分析:从图表可以看出,无论加入KH-07A剂还是KH-07D剂,均减小结构胶的各项性能,由于其不与固化剂反应,产生的气泡较多,故性能减小。
2.3
2.3.1
表41 二丁酯配比研究
2.3.2 图表分析
图11 二丁酯加入A3*ZB1-9
图12 二丁酯加入A3*ZB2-7
分析:从上述图表可以看出,无论是加入纯651固化剂的A3×ZB1-9的组合,还是和651混掺的5413-2固化剂的A3×ZB2-7组合,加入二丁酯后各项性能均下降;二丁酯作为一种增塑剂,主要是能够增加结构的伸长率,但是从实验来看,加入之后结构胶的伸长率还是没有达到规范的要求,反而各项性能均下降;且由于二丁酯不参与结果胶的反应,在配胶过程中带入去多气泡,造成施工性能的缺陷。
表9 A剂配方
表10 B-1剂正交配方
1.2.1.1 B-1
表11 B-1剂正交数据
1.2.1.2 B-1
(1)B-1剂正交结果分析
B-1剂与A剂6号的正交结果如上表11所示,其中只有9组全部满足规范要求,钢钢拉剪均超过规范的15MPa的规定,抗拉强度及抗弯强度波动幅度比较大。
B-1剂正交单因素分析如下表12、13、14、15所示,其中强度值为对三种强度值得叠加,然后通过极差找到主要影响因素,最后得到B-1剂最优配方。
(1)A2×B-1
(2)A2×2B-1
(3)A2×2B-2
(4)A2×ZB2-10
(5)A3×ZB2-6
(6)A3×ZB2-7
(7)A3×ZB2-10
(8)A3×ZB1-9
1.4
1.4.1
实验选取了A2×2B-10、A3×2B-10、A2×B1-1、A3×B1-9四组配方进行的实验,结果均剥离脱落。
表6 钢-钢拉伸强度正交实验结果
表7抗弯强度正交实验结果
(2)A剂各组分分析及图表分析
从上表中极差可以看出,硫酸钙晶须的不同掺量对拉伸有比较大的影响,对其他三个参数没有很大敏感性;102C的主要掺量对抗压强度有一定的贡献,但对其他参数影响一般;硅粉的不同掺量对抗弯起主要作用,对抗压及钢钢拉剪及树脂拉伸强度影响均比较大;气相SiO2主要作用是调节A剂的稠度,使其施工性更加优越,但是从数据极差可以看出其对钢钢拉剪强度起主要作用。
1.2.1.3 B-1
从结果可以看出B-1剂9号满足规范要求,最终得到一组最优配比。
表16 B-1剂最优配比
1.2.2 B-2
具体配比见表17、表18。
表17 正交实验A剂配比
表18正交实验B-2剂配比
1.2.2.1 B-2
从实验结果来看,两种固化剂效果有鲜明的提高,特别是6、7号。
表19 B-2剂正交结果
分析:可能是由于模具的不平整及胶摸的不均匀造成的全部破坏,还有就是填料掺加的很多造成胶的粘结强度变小。
2
2.1
硫酸钙晶须的化学式CaSO4,又名石膏晶须,为郑州博凯利生态工程有限公司提供,长径比有KL-200、KL-300、KL-400,其中KL为硅烷偶联剂KH550处理过,具体见下表
2.1.1
表38 硫酸钙晶须改性ESA对比1
表12 B-1剂拉伸强度试验结果分析
表13 B-1剂抗压强度试验结果分析