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单组分聚氨酯胶粘剂用于湿材胶合蠕变特性的研究

那斌  
【摘要】: 高含水率木材的胶合,称之为“湿木材的胶合”,有时又称之为“生材胶合”,在20世纪80年代早期随着快速固化且可单独使用的PRF胶粘剂的工业化使用使得生产集成材和指接材成为可能。早在20世纪80年代,含水率90%以下的湿材胶合就已经实现了商业化,但只是最近几年,用于“湿材胶合”的单组分聚氨酯胶粘剂才被一些欧洲国家正式批准广泛地用于结构集成材。聚氨酯胶粘剂会引起比早期标准要求较低的木材破坏率,但具有极佳的胶合强度。 在类似集成材的使用中,活性聚氨酯的主要特性依然是利用所含的活性异氰酸酯基团来产生交联作用,即利用木材中的水分促进交联并增强反应。这一过程的处理证明了聚氨酯胶粘剂非常适用于胶合集成材。但所有聚氨酯甚至交联物中存在的主要问题就是蠕变。也就是说,过去即使良好的聚氨酯胶粘剂,即使具有良好的防水性和耐候性,也不能用于结构使用范围。考虑到集成材和指接材的主要用途就是在结构建筑方面,因此这实际是一个严重缺陷。这个问题严重地影响了性能良好的聚氨酯木材胶合剂用于胶合集成材,另外其成本也相对过高。温度蠕变是个稍稍不同的问题,不过其对于热带国家(地中海及其他一些国家夏天屋顶下的温度能达到70℃)屋顶下结构木材的安全性和在火灾时的结构行为是至关重要的。 在一些聚氨酯胶粘剂已经被批准使用的欧洲国家,人们也是最近才开始重视这样的认识,载荷下的常温蠕变以及温度蠕变对于结构用途是一个严重的威胁。这种威胁的存在在各国带来的反映是不一样的,或者认为这种威胁很小可以忽略不计,或者是这种胶粘剂使用时报告的唯一不好的方面是存在不大的蠕变。近来研究清楚的表明在欧洲已经批准使用的几种商业聚氨酯胶粘剂,有的不显出蠕变,有的产生中等程度的蠕变,有的则产生非常严重的蠕变。聚氨酯胶粘剂是一种优秀的木材胶粘剂,这一点无庸置疑。重要的了解聚氨酯胶粘剂的结构和网络以及对常温蠕变和温度蠕变的影响程度。 蠕变和温度蠕变是单组分聚氨酯胶粘剂用于湿材胶合时的两个不同因素。对于正式批准并商业使用的单组分聚氨酯胶粘剂进行测试显示根据化学公式常温蠕变是可以避免或有效的限制在一个很低的程度。鉴定了降低或增强常温蠕变和温度蠕变的商用胶粘剂化学组成特性。讨论了单组分聚氨酯胶粘剂结构对温度蠕变的影响。 分析7种单组分聚氨酯系列胶粘剂在温度升高时的力学行为,并与胶粘剂的化学结构相对比。另外还对减低的最大胶层厚度的影响和后固化影响进行评估。 另外测试了由其他作者已经测试了最佳认可的聚氨酯胶粘剂的常温蠕变以及相关温度蠕变。其次,尝试使温度相关的蠕变与此结构相关联,该结构从为了、这一目的而认可的且在欧洲市场销售的最佳低蠕变商业单组分聚氨酯的分析中得出。 传统快速固化的PRF胶粘剂用于胶合湿材并表现了良好的胶合能力,这里的含水率为55%。


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