結(jié)構(gòu)用高含水率木材的膠合研究概況—單組分聚氨酯膠在結(jié)構(gòu)材中的應(yīng)用
單組分聚氨酯膠在結(jié)構(gòu)材中的應(yīng)用
單組分聚氨酯膠黏劑具有防水、無公害氣體、透明、常溫快速固化、適用于室內(nèi)外結(jié)構(gòu)材的膠合。單組分聚氨酯膠含有極性很強、活潑的異氰酸酯和氨基甲酸酯基團,當異氰酸酯與空氣及木材中的水分發(fā)生反應(yīng)時,釋放出二氧化碳,引起膠的體積快速膨脹,易使膠層出現(xiàn)孔隙,導(dǎo)致膠合強度的下降。
Lange等用這種單組分聚氨酯膠黏劑進行云杉等高含水率木材指接材的試驗。結(jié)果顯示,云杉指接材能夠達到結(jié)構(gòu)材使用要求,香脂冷杉(Abies balsamea)和北美鐵杉(Tsuga spp.)只達到美國木制品協(xié)會規(guī)定的裝飾等級的要求。有研究表明,用聚氨酯膠黏劑粘接的結(jié)構(gòu)材,其膠合強度比用PRF樹脂的要高,而且其具有較高的韌性,因此,具備了用于結(jié)構(gòu)材使用的潛力。
聚氨酯膠黏劑的耐久性和抵抗蠕變的性能,較鮮為人知,因而對于其能否用于結(jié)構(gòu)材,存在很大的爭議。隨著近幾年研究的深入,用于高含水率木材膠合的單組分聚氨酯膠,才被歐洲一些國家正式批準用于結(jié)構(gòu)膠合木的制造。
George等研究了聚氨酯膠膠層的蠕變性能,認為:與室外結(jié)構(gòu)用PRF樹脂膠相比,聚氨酯膠抵抗蠕變的能力較弱,。筆者等研究了聚氨酯膠的溫度蠕變,并與膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)相聯(lián)系,結(jié)果表明,異氰酸酯多元醇的比率,影響50℃以下的最初膠接強度和蠕變效應(yīng),固化后呈高度共價交聯(lián),是獲得良好熱穩(wěn)定性的決定因素。
Radovic等研究了聚氨酯膠和PRF樹脂膠的蠕變行為,對10年后的試件進行測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn),2種聚氨酯膠黏劑中因成分的比率不同,表現(xiàn)蠕變行為不同。其中表現(xiàn)較好的聚氨酯膠的蠕變,與PRF樹脂膠相近。
Vick等研究發(fā)現(xiàn),用聚氨酯膠黏劑粘接的試件,經(jīng)歷了60天的高溫高濕處理,其抗蠕變性能超過了美國ASTMD2559-92規(guī)定的結(jié)構(gòu)使用要求,但聚氨酯膠黏劑接面的木破率較低。可能是由于被膠結(jié)木材的密度較高和抽提物含量大引起。
Sterley等采用單組分聚氨酯膠對含水率為35%~130%的歐洲赤松進行邊-邊膠合,對含水率44%的挪威云杉進行面-面膠合。結(jié)果表明,有96%的邊-邊膠合試件,窯干后的剪切強度好木破率達到EN386:2001《Glued laminated timber. Performance requirements and minimum production require-ments》規(guī)定的最低強度要求;而面-面膠合試件中,74%的邊材與心材膠合試件的剪切強度和木破率,能夠達到EN386:2001規(guī)定的最低強度要求。
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