石质文物修复用环氧树脂胶粘剂研制及应用
摘要：环氧树脂是一种热固性树脂，它具有优良的粘接性和各种均衡的物理性质，作为胶粘剂从尖端技术到日常生活诸方面都有广泛应用。环氧树脂胶粘剂的性能主要取决于环氧树脂、固化剂、填料以及其他各种添加剂的种类和用量。此外，也常常与各组成的复合技术有关。本文通过多次实验，改变各原料的组合及用量配比，合成了一种环氧树脂胶粘剂，并对其力学性能、收缩膨胀性能、粘度变化、模拟现场等方面测试，验证了这种粘结剂的优异性能，确定了其在石质文物修复方面的作用。
1 前 言
文物的修复、加固与保护离不开胶粘剂。同传统的铆接、焊接技术相比，现代的粘结技术由于各种胶粘剂的大量出现有了很大提高，是文物修复和保护中一种不可缺少的技术手段，而胶粘剂在文物的修复中占有极其重要的地位。但是文物的修复，不同于一般的普通东西可以随意粘接，修复所用的材料包括胶粘剂都必须要经过实践验证，确认可行后才能应用到文物修复工作中，以免造成文物的进一步损坏。
环氧胶粘剂含有环氧基、羟基、酯键、醚键、胺基等极性基团，对多种物质具有很强的粘接力。环氧胶粘剂在石质文物修复和保护上已得到广泛应用，但常用脂肪胺做固化剂的环氧胶脆性较大、剥离强度低、耐水性差。用低分子聚酰胺做固化剂的环氧胶防潮湿性、耐湿热、耐户外大气老化性均较差，不适宜用于石质文物的胶粘加固。因此，我们须对环氧胶粘剂进行改性，以满足实际要求。
2 实验部分
粘接剂是以环氧树脂作为主体粘接树脂，加上固化剂、填料和助剂组成。
2.1 实验原材料
实验所用原材料为环氧树脂，双酚A型CYD-128环氧树脂，岳阳石油化工总厂环氧树脂厂；固化剂，二乙烯三胺，分析纯，天津市科密欧化学试剂中心。水溶性脂肪胺B，酚醛树脂；溶剂，丙酮，分析纯，天津化学试剂三厂。无水乙醇，分析纯，上海试一化学试剂有限公司。糠醛，分析纯，天津登峰化学试剂厂；增韧剂，液态聚硫橡胶；填料，岩石粉，A12O3粉；偶联剂，KH-560。
2.2 试样的制备
以CYD环氧树脂为基体，复配单体固化剂、聚合物固化剂、低粘度交联性溶剂和稀释性溶剂，用橡胶弹性体增强材料密封性和韧性，添加偶联剂以增强树脂与岩石的粘接力。
进行实验研究，将上述主要原料按照一定的配比(见表1)进行混合，搅拌均匀后，在适当的温度和黏度下进行浇注，仔细观察模具中混合体系的变化情况（颜色、表面有无气泡，体系豁度等）同时记录下浇注时间、凝胶时间、脱模时间、试样的收缩、质量损失等情况后，制备出拉伸试样和弯曲试样。
3 石质胶粘剂的组成及配方[-page-]
4 胶粘剂的性能测试及用途
配好胶液后，浇注成标准弯曲和拉伸实验样凝胶后脱模。试样常温存放lOd，然后放在烘箱中，100℃烘2h。试样测试指标：线收缩率、失重率（挥发性）、弯曲强度、拉伸强度、热膨胀率、与灰岩膨胀率之比、耐酸碱性等。
测试每种胶液的粘度-时间特性（25℃），分析胶液的可使用时间。记录每种试样的脱模时间池可近似作为胶液的凝胶时间。
用目标材料粘结修复破碎的岩石，测量岩石的冻融性能和力学性能，以此模拟检验材料的实际使用性能。
4.1 性能测试
（1）不同配方的浇注试样的强度比较（室温测试）
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（2）不同配方的浇注试样的线性收缩率和失重率比较
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（3）不同配方的凝胶时间比较
2.3 配方的粘度增长速度均较1，4配方慢，四者的凝胶时间分别为160、145、80、90min ,粘度增长曲线图如图3所示。
（4）膨胀率测试
将四种配方制作的试样分别于80℃下，测试其膨胀率，并与岩石的膨胀率做比较，如表3和图4所示：
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（5）耐高低温交变实验
试件经-20~70℃冷热交变100个循环，强度基本不变。
（6）耐水性
试件在水中浸泡40d后强度基本不变。
（7）耐化学介质性能
试件分别在10% NaOH水溶液,0.5 mol/LH2SO4水溶液中浸泡3个月，强度基本不变。
（8）耐老化性能
用配方2研制的粘结剂，胶接3块青石样,2块石灰石样并放在模拟户外的环境当中（风吹、雨淋、日光曝晒、四季温度的交变），在此条件下，10年之后，发现粘接完好无损，无脱胶现象。
4.2 粘结剂的用途及特点
使用温度范围：-20~70℃；粘接各种金属（钢，铝等）及石质等非金属材料。在干燥、潮湿、水中都能固化，适宜我国南北方石质、混凝土工程的缺陷及露天石质文物大面积的粘接修复。经试验证明，配方2所制得的胶粘剂胶粘接强度较高、适用期长、操作简便、耐冲击、耐水、耐化学介质、耐老化性能好，能够满足各类石质文物断面粘接修复的要求。
5 结 语
配方2所制得的胶粘剂是综合性能优良的石质文物修复用胶，其凝胶时间合适，可操作性能好，易于配制，而且具有优良的耐水、酸碱、老化等优良的性能，并且与岩石的膨胀率接近，是可用于石质文物修复的一种很好的粘结剂。
1 前 言
文物的修复、加固与保护离不开胶粘剂。同传统的铆接、焊接技术相比，现代的粘结技术由于各种胶粘剂的大量出现有了很大提高，是文物修复和保护中一种不可缺少的技术手段，而胶粘剂在文物的修复中占有极其重要的地位。但是文物的修复，不同于一般的普通东西可以随意粘接，修复所用的材料包括胶粘剂都必须要经过实践验证，确认可行后才能应用到文物修复工作中，以免造成文物的进一步损坏。
环氧胶粘剂含有环氧基、羟基、酯键、醚键、胺基等极性基团，对多种物质具有很强的粘接力。环氧胶粘剂在石质文物修复和保护上已得到广泛应用，但常用脂肪胺做固化剂的环氧胶脆性较大、剥离强度低、耐水性差。用低分子聚酰胺做固化剂的环氧胶防潮湿性、耐湿热、耐户外大气老化性均较差，不适宜用于石质文物的胶粘加固。因此，我们须对环氧胶粘剂进行改性，以满足实际要求。
2 实验部分
粘接剂是以环氧树脂作为主体粘接树脂，加上固化剂、填料和助剂组成。
2.1 实验原材料
实验所用原材料为环氧树脂，双酚A型CYD-128环氧树脂，岳阳石油化工总厂环氧树脂厂；固化剂，二乙烯三胺，分析纯，天津市科密欧化学试剂中心。水溶性脂肪胺B，酚醛树脂；溶剂，丙酮，分析纯，天津化学试剂三厂。无水乙醇，分析纯，上海试一化学试剂有限公司。糠醛，分析纯，天津登峰化学试剂厂；增韧剂，液态聚硫橡胶；填料，岩石粉，A12O3粉；偶联剂，KH-560。
2.2 试样的制备
以CYD环氧树脂为基体，复配单体固化剂、聚合物固化剂、低粘度交联性溶剂和稀释性溶剂，用橡胶弹性体增强材料密封性和韧性，添加偶联剂以增强树脂与岩石的粘接力。
进行实验研究，将上述主要原料按照一定的配比(见表1)进行混合，搅拌均匀后，在适当的温度和黏度下进行浇注，仔细观察模具中混合体系的变化情况（颜色、表面有无气泡，体系豁度等）同时记录下浇注时间、凝胶时间、脱模时间、试样的收缩、质量损失等情况后，制备出拉伸试样和弯曲试样。
3 石质胶粘剂的组成及配方[-page-]
4 胶粘剂的性能测试及用途
配好胶液后，浇注成标准弯曲和拉伸实验样凝胶后脱模。试样常温存放lOd，然后放在烘箱中，100℃烘2h。试样测试指标：线收缩率、失重率（挥发性）、弯曲强度、拉伸强度、热膨胀率、与灰岩膨胀率之比、耐酸碱性等。
测试每种胶液的粘度-时间特性（25℃），分析胶液的可使用时间。记录每种试样的脱模时间池可近似作为胶液的凝胶时间。
用目标材料粘结修复破碎的岩石，测量岩石的冻融性能和力学性能，以此模拟检验材料的实际使用性能。
4.1 性能测试
（1）不同配方的浇注试样的强度比较（室温测试）
[-page-] （2）不同配方的浇注试样的线性收缩率和失重率比较
[-page-] （3）不同配方的凝胶时间比较
2.3 配方的粘度增长速度均较1，4配方慢，四者的凝胶时间分别为160、145、80、90min ,粘度增长曲线图如图3所示。
（4）膨胀率测试
将四种配方制作的试样分别于80℃下，测试其膨胀率，并与岩石的膨胀率做比较，如表3和图4所示：
[-page-] （5）耐高低温交变实验
试件经-20~70℃冷热交变100个循环，强度基本不变。
（6）耐水性
试件在水中浸泡40d后强度基本不变。
（7）耐化学介质性能
试件分别在10% NaOH水溶液,0.5 mol/LH2SO4水溶液中浸泡3个月，强度基本不变。
（8）耐老化性能
用配方2研制的粘结剂，胶接3块青石样,2块石灰石样并放在模拟户外的环境当中（风吹、雨淋、日光曝晒、四季温度的交变），在此条件下，10年之后，发现粘接完好无损，无脱胶现象。
4.2 粘结剂的用途及特点
使用温度范围：-20~70℃；粘接各种金属（钢，铝等）及石质等非金属材料。在干燥、潮湿、水中都能固化，适宜我国南北方石质、混凝土工程的缺陷及露天石质文物大面积的粘接修复。经试验证明，配方2所制得的胶粘剂胶粘接强度较高、适用期长、操作简便、耐冲击、耐水、耐化学介质、耐老化性能好，能够满足各类石质文物断面粘接修复的要求。
5 结 语
配方2所制得的胶粘剂是综合性能优良的石质文物修复用胶，其凝胶时间合适，可操作性能好，易于配制，而且具有优良的耐水、酸碱、老化等优良的性能，并且与岩石的膨胀率接近，是可用于石质文物修复的一种很好的粘结剂。
