发明内容
本发明的目的是提供一种双组分环氧树脂建筑胶,所要解决的技术问题是克服现有建筑胶存在的不足,本发明的建筑胶具有耐热、防水、高强等功能特性且价格相对低廉。
为实现本发明的目的,本发明的技术方案是:
一种双组分环氧树脂建筑胶,其特征在于,A组分包括缩水甘油醚环氧树脂、防水填料、防冻填料、触变剂和添加剂,B组分包括聚酰胺、脂肪胺、有机硅改性酸酐、醇酸缩水甘油醚改性芳香胺和助剂。
在本发明的一优选实施例中,所述A组和B组分的重量比为3~4∶1。
在本发明的一优选实施例中,所述A组分中各组分的重量百分含量为:
缩水甘油醚环氧树脂 42%~60%,
防水填料 22%-33%,
防冻填料 12%~25%,
触变剂 1%~13.5%,
添加剂 0.3%~9.5%。
在本发明的一优选实施例中,所述缩水甘油醚环氧树脂为通用型环氧树脂与含有一个或多个官能团的缩水甘油醚的复配产物,其重量比为1∶1~1.1。
在本发明的一更优选实施例中,所述通用型环氧树脂为E-42、E-44、E-51、E-54的一种或两种。
在本发明的一更优选实施例中,所述缩水甘油醚为丁基缩水甘油醚、C12-C14烷基缩水甘油醚、邻甲苯基缩水甘油醚、正丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、1,2-环己二醇二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、CYH-277中的两种及以上的混合物。
在本发明的一优选实施例中,所述的防水填料为金属或非金属氧化物、金属或非金属的酸式盐或碱。
在本发明的一更优选实施例中,所述防水填料为石英粉、云母粉、钛白粉、硅微粉、铝粉、陶瓷粉、玻纤粉、滑石粉、铁粉、金刚砂、硅灰石、硅酸盐水泥、重质碳酸钙、沉淀硫酸钡的一种或几种的混合物,其目数为500目~1600目,粒径为25μm~10μm。
在本发明的一优选实施例中,所述防冻填料是超细或超微化粒度和表面经活化处理的硅、钛、镁的氧化物,硅、钛、镁的酸式盐或碱。
在本发明的一更优选实施例中,所述防冻填料为超细活性碳酸钙、超细硅微粉、超细玻璃微珠、纳米二氧化钛、纳米氮化硅、纳米碳酸钙中的一种或几种的混合物,其目数为3000目~1800000目,粒径为10nm~5μm。
在本发明的一优选实施例中,所述的触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、高岭土、氢化蓖麻油的一种或几种的混合物。
在本发明的一优选实施例中,所述的添加剂为抗氧剂、偶联剂、缓蚀剂中的一种或几种的混合物。
在本发明的一更优选实施例中,所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三苯基氧化磷、2,6-二叔丁基-4-甲酚中的一种或几种的复配产物。
在本发明的一更优选实施例中,所述偶联剂可为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3)环氧(丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3)环氧(丙氧基)丙基三乙氧基硅烷、四异丙氧基钛、三硬脂酸钛酸异丙酯中的一种或几种的复配产物。
在本发明的一更优选实施例中,所述缓蚀剂可为苯并三氮唑、聚乙氧基苯胺中的一种或两种的复配产物。
在本发明的一优选实施例中,所述B组分中各组分的重量百分含量为:
聚酰胺 50%~80%,
脂肪胺 5%~20%,
有机硅改性酸酐 5%~15%,
醇酸缩水甘油醚改性芳香胺 5%~30%,
助剂 0.5%~12.5%。
在本发明的一更优选实施例中,所述聚酰胺为300、400、651、650、V125、VERSAMID 115、3051的一种或几种的混合物。
在本发明的一更优选实施例中,所述脂肪胺为三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、聚醚胺、3-二乙胺基丙胺、N’-(3-氨丙基)-N,N-二甲基-1,3-丙二胺中的一种或几种的混合物。
在本发明的一更优选实施例中,所述有机硅改性酸酐为液态酸酐与含有两个及以上活泼氢的硅烷或硅氧烷改性反应产物,其重量比为1∶1~1.1。
在本发明的一更选实施例中,所述液态酸酐为甲基纳迪克酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、桐油酸酐中的一种或两种的混合物。
在本发明的一更优选实施例中,所述硅烷为γ-氨丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
在本发明的一更优选实施例中,所述醇酸缩水甘油醚改性芳香胺为通用型芳香胺与醇酸化合物和脂肪族缩水甘油醚共同改性反应产物,其重量比为8.4~10.3∶5.4~6.3∶1.6。
在本发明的一更优选实施例中,所述醇酸化合物为苯甲醇、苯乙醇、四氢呋喃甲醇、四氢呋喃乙醇中的一种与苯甲酸、水杨酸或异辛酸的一种反应生成的反应物。
在本发明的一更优选实施例中,所述脂肪族缩水甘油醚为丁基缩水甘油醚、正丁二醇二缩水甘油醚或丙三醇三缩水甘油醚中的一种。
在本发明的一更优选实施例中,所述的助剂为促进剂、消泡剂、阻聚剂中的一种或两种的混合物。
在本发明的一更优选实施例中,所述促进剂为2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚或苄基二甲胺。
在本发明的一更优选实施例中,所述消泡剂为6800消泡剂。
本发明的双组分环氧树脂建筑胶的制备方法,包括如下步骤:
(1)制备A组分:
(a)将通用环氧树脂加热至45℃~65℃,加入缩水甘油醚,搅拌混合30~60分钟,制得缩水甘油醚环氧树脂;
(b)向缩水甘油醚环氧树脂中加入添加剂,搅拌直至添加剂完全溶解;
(c)然后加入防水填料和防冻填料,搅拌直至填料均匀分散至液体物料中;
(d)搅拌下,缓慢加入触变剂,搅拌直至触变剂没入液体物料中,继续搅拌1~2小时,静置冷却至常温,最后过200目滤网,制得A组分。
(2)制备B组分:
(a)在57℃~63℃下,向液态酸酐中滴加γ-氨丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷,滴加完毕后,在55℃~65℃反应1小时,然后均匀升温至65℃~75℃反应1小时,再升温至80℃~100℃恒温反应1~3小时,反应结束将反应物均匀降温至常温,制得有机硅改性酸酐;
(b)将所需醇总质量的60%~90%的醇和所有的酸搅拌混合1小时后,加入芳香胺,在45℃~55℃下,搅拌1~2小时直至溶解混合均匀,然后滴加脂肪族缩水甘油醚,加料过程中控制体系温度为50℃~60℃,滴加完毕后,在50℃~60℃下,继续反应1~3小时,然后降温至40℃以下,加入剩余的醇,继续搅拌0.3-0.7小时,静置后出料,制得醇酸缩水甘油醚改性芳香胺;
(c)将有机硅改性酸酐和醇酸缩水甘油醚改性芳香胺混合,然后依次加入聚酰胺、脂肪胺和助剂,常温搅拌0.5~2小时,直至混合均匀,经200目~300目的滤网过滤;
(3)将步骤(1)制备所得的A组分和(2)制备所得的B组分按比例组合,制得本发明的环氧树脂建筑胶。
其中,制备B组分的步骤(a)中,80℃~100℃反应过程中通过取样检验氨基(-NH2)的活泼氢残留量判断反应终点。
在实际生产过程中,为使本发明的双组份环氧树脂建筑胶能够长期储存,将制得的组分A和组分B分别装入合适的包装桶或包装瓶中,其单位包装量符合A、B既定的混合比例,使用时,将两种组分混合即可。
本发明产生的双组份环氧树脂建筑胶具有以下优点:
1、具有突出的韧性和更佳的粘接强度。采用缩水甘油醚增韧环氧树脂属于反应性增韧技术,缩水甘油醚本身也是一种环氧化合物,能与胺类固化剂发生反应,最终与环氧树脂的固化物溶为一体,从而提高了粘接强度的整体一致性;而一、二代建筑结构胶中采用的橡胶增韧技术大都存在气味恶臭(聚硫橡胶)或与树脂相溶性差(液态丁腈橡胶)或橡胶仅作为单体嵌入固化物而不能融合一体等问题。另外,本发明还采用了有机硅改性酸酐技术,有机硅的存在不仅进一步提升了建筑胶的韧性,更从表面化学的角度大大提高了胶的粘接强度。
2、具有卓越的耐热性,能适应烈日暴晒或特殊高温场合应用。本发明采用酸酐和芳香胺作为高强环氧树脂建筑胶B组分的初始原料,两者均属于环氧树脂固化用耐高温型品种,由此提高了胶粘剂的耐热性,使其即使处在80℃以上强度也不会有明显下降。
3、具有极强的耐水性和防潮性。采用防水填料使该胶防水性大为增强,能抵御水或水汽长时间的侵蚀。此外,采用改性芳香胺,使得胺类对空气中水汽的敏感度大幅下降,不至于像第二代建筑胶一样容易吸潮,因此防水性增强。
4、具有相对低廉的成本,适合建筑行业用胶对于合理性价比的普遍需求。本发明的产品采用的缩水甘油醚不仅性能优异而且成本较橡胶类增韧剂低廉,采用的芳香胺比脂环族胺类成本大幅下降同时固化粘接性能不相伯仲,因此性价比较高。
本发明的双组分环氧树脂建筑胶适用于建筑工程钢筋混凝土结构的粘接、加固、植筋、填缝、防潮、防晒、防腐等用途,特别适用于粘钢、植筋和加固,具有方便施工、耐热、防水、高硬度、高强度、抗冻融等综合特点,尤其满足建筑构件耐热、防水的突出要求,且成本优势明显,适合于在建筑行业普及应用。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白易懂,下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明,但本发明的内容完全不局限于此。
实施例1-4,按表1中各组分的重量进行反应,采用的通用型环氧树脂为E-44和E-54,缩水甘油醚为C12-C14烷基缩水甘油醚AGE、1,2-环己二醇二缩水甘油醚CD-1180和CYH-277,高性能防水填料为陶瓷粉和滑石粉,防冻填料为超细活性碳酸钙和纳米二氧化钛,触变剂为气相二氧化硅R202,添加剂为抗氧剂264,聚酰胺为VERSAMID 115和3051,脂肪胺为三乙烯四胺TETA,酸酐为甲基纳迪克酸酐MNA和甲基六氢邻苯二甲酸酐MHHPA,用于改性酸酐的有机硅为γ-氨丙基三甲氧基硅烷KH-540,通用型芳香胺为间苯二甲胺MXDA,用于改性芳香胺的醇为苯甲醇BA,酸为异辛酸IOA,用于改性芳香胺的缩水甘油醚为正丁二醇二缩水甘油醚622,助剂为促进剂DMP-30和消泡剂6800。
实施例1
1、制备A组分
(a)制备缩水甘油醚增韧环氧树脂:在烘箱或暖房中将E-44和E-54加热至45℃~65℃,投入双行星动力混合机的反应釜内,然后投入AGE、CD-1180和CYH-277,调节搅拌转速为200~300转/分,连续搅拌30~60分钟,得到缩水甘油醚增韧环氧树脂;
(b)向缩水甘油醚增韧环氧树脂中投入抗氧剂264,调节搅拌转速为300~400转/分,连续搅拌30~60分钟,直至抗氧剂264完全溶解;
(c)再投入陶瓷粉、滑石粉、超细活性碳酸钙和纳米二氧化钛,调节搅拌转速为300~900转/分,连续搅拌0.5~2小时,直至填料均匀分散至液体物料中;
(d)维持300~900转/分的搅拌转速,缓慢投入触变剂,投毕继续搅拌0.5~2小时直至触变剂没入液体物料中,再调节搅拌转速至1800~2400转/分,继续搅拌1~2小时,静置冷却至常温,最后用压机将物料经200目滤网压出,由此制得A组分;
2、制备B组分
(a)制备有机硅改性酸酐:在装有搅拌器、滴液漏斗、冷凝器、加热装置的反应釜中,投入液态MNA、MHHPA,开搅拌器和加热装置,均匀升温至60℃,然后开冷凝器控温在57℃~63℃,经滴液漏斗滴加KH-540,滴加完毕,在60℃恒温反应1小时,然后均匀升温至70℃恒温反应1小时,再升温至90℃恒温反应1~3小时,90℃反应过程中通过取样检验氨基(-NH2)的活泼氢残留量可判断反应终点,反应结束将反应物均匀降温至常温,过滤去除阻聚剂后出料,得到质地均匀的粘稠液体,即为有机硅改性酸酐,取出备用。
(b)制备醇酸缩水甘油醚改性芳香胺:在装有搅拌器、滴液漏斗、冷凝器、加热装置的反应釜中,先投入计量总量的60%~90%的醇和100%的酸,搅拌混合1小时,然后投入计量总量的芳香胺,均匀升温至50℃,搅拌1~2小时直至溶解混合均匀,然后经滴液漏斗缓慢滴加计量总量的脂肪族缩水甘油醚,加料过程中物料温度将自然上升,控制在50℃~60℃温度范围内加料,滴加完毕,继续控温在50℃~60℃范围内反应1~3小时,然后降温至40℃以下,投入剩余的计量总量10%~40%的醇,继续搅拌0.5小时,静置后出料,得到棕色至深褐色的液体,即为醇酸缩水甘油醚改性芳香胺,取出备用。
(c)将制得的改性酸酐和改性芳香胺转移至另一套反应釜中,然后依次投入聚酰胺、脂肪胺和助剂,常温搅拌0.5~2小时,直至混合均匀,最后经200目~300目规格的滤网过滤出料,由此制得B组分;
B组分制备全程通用的正常搅拌速度为600~900转/分。
3、将A组分、B组分以重量比为3-4∶1的比例组合,即可制得双组分环氧树脂建筑胶。
实施例2
组分A的各组分重量和实施例1不同,组分B及制备方法和实施例1相同。
实施例3
组分B的各组分重量和实施例1不同,组分A及制备方法同实施例1
相同。
实施例4
组分A和B的各组分重量和实施例1不同,其制备方法和实施例1相同。
表1实施例1-4的物料量表
发明人参照国家标准《混凝土加固设计规范》(GB 50367-2006)的相关规定,对本实施例1-4制备的双组分环氧树脂建筑胶和某国际制造商生产的建筑结构胶样品进行了以下项目的测试:胶体拉伸强度、钢-钢拉伸剪切强度、钢-混凝土压剪强度、80℃钢-混凝土压剪强度、150℃钢-钢拉伸剪切强度、50℃/98%环境中90天后钢-钢拉伸剪切强度、95℃水浸泡240h后钢-钢拉伸剪切强度,测试结果如表2所示。
表2
从表2可以看出,本发明的双组份环氧树脂建筑胶具有极佳的耐热、防水性能和优异的粘接强度,其技术指标符合国家建筑标准规定的A级胶标准。与某国际制造商生产的建筑结构胶相比,本发明的建筑胶的性能略有超越,且成本优势尤其显著,因而在建筑行业适用前景十分光明。实施例4尤佳。
本发明的双组份环氧树脂建筑胶,对其A组分和B组分的任一原料种类和重量百分比进行调整,可得到不同的物性状态和功能特性的胶粘剂产品,从而适应不同场合的应用需求。
以上显示和阐述了本发明的基本原理、主要特征和显著优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中阐述的内容只是说明本发明的形成原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的权利要求范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。