理论教育 超能胶固化剂发黄问题的实验研究及解决方案

超能胶固化剂发黄问题的实验研究及解决方案

时间:2023-07-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:在室温下,当存放一年左右之后,AAA 超能胶的固化剂发黄,在修复某些样品时不能使用,这时最好使用代用品——环氧树脂的一般固化剂。这一实验结果和上述的此红外光谱剖析AAA超能胶及其固化剂的结果一致。

超能胶固化剂发黄问题的实验研究及解决方案

1.AAA超能胶的组分分析

(1)环氧树脂红外光谱分析

制样及仪器型号:环氧树脂溶于二氯甲烷,固化剂溶于丙酮。分别滴在片状的氯化钠盐上进行测量。使用的红外光谱仪型号为Magna-550。

在环氧树脂的红外光谱图中(见图2),其中1250 cm-1和900 cm-1左右处分别是环氧基的对称和非对称伸缩振动的特征吸收峰,1500 cm-1为苯环的不饱和键的伸缩振动特征吸收峰,说明此环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

图2 环氧树脂红外光谱分析

(2)固化剂的红外光谱分析

在固化剂的红外光谱图(见图3)中,2 900 cm-1为脂肪族碳氢键的伸缩振动吸收峰,1720 cm-1为羰基伸缩振动吸收峰,而1200 cm-1处为C—N键的伸缩振动吸收峰,说明此固化剂为脂肪胺/聚酰胺类型固化剂。

在室温下,当存放一年左右之后,AAA 超能胶的固化剂发黄,在修复某些样品时不能使用,这时最好使用代用品——环氧树脂的一般固化剂。在复旦大学文博系的文物保护和文物修复室中,多次修复实践证明,可以用适合的胺类固化剂(如12.5% 三乙烯四胺)代替AAA超能胶固化剂,两者粘结和修复效果都能令人满意。这一实验结果和上述的此红外光谱剖析AAA超能胶及其固化剂的结果一致。

图3 固化剂红外光谱分析图

2.湿度对环氧树脂粘合剂粘结性能的影响(www.daowen.com)

(1)恒定湿度的设备

对同一组平行样品(5个),在相同的固化温度(25℃)下,置于不同的湿度条件下固化,其中0湿度恒温的条件通过真空烘箱获得,65%湿度恒温的条件通过置于干燥器中的饱和K2CO3溶液和普通烘箱的恒温组合获得[3],90%湿度恒温的条件通过恒温湿度机获得。值得强调的是:在使用饱和溶液恒湿器时,环境的温度应严格保持变化在一度摄氏度以内,否则难以达到湿度恒定。但是当温度恒定达到要求时,相对湿度的波动仅1%左右[4]

(2)实验结果

将样品置于以上温湿度条件下固化24 h后取出,使用Instron 1121静力材料实验机测试,结果见表1和图4。

表1 不同湿度下环氧树脂胶粘剂拉伸剪切强度

图4 湿度对环氧树脂粘合剂粘结性能的影响

经过比较表1中的各组数据,可以发现以下结果:在真空条件下固化的样品的拉伸剪切强度大于相对湿度为65%时固化的样品,而相对湿度为65%时固化的样品又大于相对湿度为90%时固化的样品。这证明了环氧树脂的机械性能对固化时的环境湿度具有一定敏感性,水分能够渗入聚合物本体,并和聚合物本体发生两种类型的作用:水分子可以破坏聚合物分子之间的氢键和其他次价键,使聚合物发生增塑作用,并引起力学强度及其他物理性能下降。

因此,环氧树脂作为文物修复用粘结剂时,应尽量选择在湿度较低的环境中进行固化,以确保其粘结强度足够大而满足文物修复的需求。

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