Page 179 - 《精细化工》2019年第11期

第 11 期 肖运彬，等: 环氧树脂包覆蒙脱土的乳液制备木材胶粘剂 ·2327·

氧树脂包覆有机蒙脱土的乳液进行局部放大，观察 度增加，阻碍水分子进入胶粘剂中，缓解了聚合物
发现有机蒙脱土主要分布在乳液粒子内部，当有机 的膨胀和降解，使胶粘剂的耐水性及力学性能提
蒙脱土质量分数为 3%时，有机蒙脱土比较均匀地分 高 [21] 。此外，用乳液包覆有机蒙脱土的方法制备得
散在乳液内部，与 ONM-3%乳液相比，ONM-6%乳 到的复合胶粘剂，比直接共混法得到的胶粘剂具有
液中有机蒙脱土分散质量下降，说明随着有机蒙脱 更加优异的性能，原因可能是采用乳液包覆有机蒙
土添加量的增加，有机蒙脱土在乳液粒子中的分散 脱土的方法制备复合胶粘剂时，有机蒙脱土被包覆
性下降。 在乳液中，起到隔离的效果，降低了有机蒙脱土团
2.3 固化剂的表征 聚的几率，有机蒙脱土在复合胶粘剂中具有更好的
图 5 为环氧树脂和固化剂的 FTIR 谱图。环氧 分散效果，阻止了微观相分离现象的出现，使胶粘
–1
树脂谱图中，3054、1505、825 cm 为苯环的特征 剂具有更优异的性能。
–1
峰，918 cm 为环氧基团的特征吸收峰，2967 cm –1
为—CH 3 中 C—H 的反对称伸缩振动峰，1255 cm –1 表 2 复合胶粘剂的剪切强度测试结果
–1
为 C—O—C 的伸缩振动峰，2925 cm 为—CH 2 中 Table 2 Shear strength of composite adhesives
–1
C—H 键的伸缩振动峰 [20] 。1740 cm 为稀释剂中丙 样品
ONM-0% ONM-3% ONM-6% ONM-9%
–1
酮的羰基吸收峰。环氧树脂固化剂在 918 cm 处的
干剪切强 乳液包覆 5.17 8.56 10.04 8.07
环氧官能团特征吸收峰已基本消失，说明环氧官能
度/MPa 直接共混 5.11 8.36 7.17 6.74
团已反应完，固化剂成功制备。
湿剪切强 乳液包覆 2.71 5.11 8.01 6.04

度/MPa 直接共混 2.77 5.17 4.67 4.01

2.5 SEM 测试
为进一步确定有机蒙脱土对胶粘剂的影响，对
剪切样品断面进行 SEM 表征。图 6 为不同添加量有
机蒙脱土的复合胶粘剂固化后断面 SEM 图。从图
6a 可以看到，不含有机蒙脱土的粘合剂剪切面比较
光滑。而 OMN-3%复合胶粘剂、ONM-6%复合胶粘
剂的剪切面逐渐变得粗糙，这是由于胶粘剂中分散

的有机蒙脱土与环氧树脂产生了分子间弱相互作
图 5 环氧树脂和固化剂的红外光谱图 [21-23]
Fig. 5 FTIR spectra of hardener and epoxy resin 用，增强了粘合剂的韧性，使剪切面粗糙度增加 。
木材胶粘剂粘结过程中与基材之间产生弱相互作
2.4 有机改性纳米蒙脱土对胶粘剂剪切强度的影响 用，研究发现，这种弱相互作用（如氢键和范德华
表 2 为不同添加量有机蒙脱土的胶粘剂样品剪 力）在粘合剂与木材之间起重要作用 [22] 。通过比较
切强度测试结果。可以看到，采用乳液包覆方法制 图 6b 与 c、d 与 e 发现，采用乳液包覆有机蒙脱土
备的胶粘剂，有机蒙脱土添加质量分数为 6%时，胶 得到的复合胶粘剂表面粗糙程度分布更加均匀，当
粘剂的剪切强度达到最大，与目前文献报道的采用 有机蒙脱土质量分数为 3%时，采用乳液包覆有机蒙
直接共混方法最佳质量分数为 4%相比 [18] ，有机蒙 脱土的复合胶粘剂表面出现大量细小的银纹，而采
脱土质量分数提高了 50%。与未经过改性的胶粘剂 用直接共混有机蒙脱土的方法得到的复合胶粘剂表
相比，复合胶粘剂的剪切强度在干燥状态下从 面几乎不出现银纹。当有机蒙脱土质量分数为 6%
5.17 MPa 增加到 10.04 MPa，剪切强度提高了约 时，两种不同方法制备得到的复合胶粘剂差别更加
94%，潮湿状态条件下从 2.71 MPa 增加到 8.01 MPa， 明显，采用乳液包覆有机蒙脱土得到的胶粘剂表面
剪切强度提高了约 196%。而采用直接共混方法制备 粗糙度继续增加，而采用直接共混有机蒙脱土得到
得到的复合胶粘剂，最大干剪切强度只提高了约 的复合胶粘剂则出现明显的相分离。
64%，湿剪切强度提高了约 87%。说明有机蒙脱土 为了进一步确定有机改性的纳米蒙脱土质量分
对复合胶粘剂的机械强度及耐水性具有增强作用。 数量为 6%时，有机蒙脱土在环氧树脂中的分布，采
有机蒙脱土具有较高的比表面积，当加入少量有机 用 SEM 对复合胶粘剂中蒙脱土分散情况与断面形
蒙脱土时，有机蒙脱土与其周围聚合物之间产生相 貌进行表征。测试前采用氢氟酸对断裂表面进行预
互作用区域，导致聚合物的迁移率降低并且缠结密 处理，便于后期样品的表征。从图 6h 中可以看到，