CN102898075A

CN102898075A - 一种高强快固环氧树脂灌浆料及其制备方法

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Publication number: CN102898075A
Application number: CN2012103124223A
Authority: CN
Inventors: 冉千平; 乔敏; 俞寅辉; 高南箫; 刘加平; 万赟
Original assignee: Sobute New Materials Co Ltd; Jiangsu Bote New Materials Co Ltd; Jiangsu Research Institute of Building Science Co Ltd; Jiangyan Bote New Materials Co Ltd
Current assignee: Sobute New Materials Co Ltd; Jiangsu Bote New Materials Co Ltd; Jiangsu Research Institute of Building Science Co Ltd; Taizhou Jiangyan Bote New Materials Co Ltd
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: CN102898075B

Abstract

本发明公开了一种高强快固环氧树脂灌浆料及其制备方法，灌浆材料包括A液、B液和C粉体,所述A液、B液和C粉体的质量比为1：(0.2~0.6)：（0~3.0）；所述A液包括环氧树脂、环状碳酸酯和硅烷偶联剂，所述环氧树脂、环状碳酸酯和硅烷偶联剂的质量比为1：(0.1~0.8)：（0~0.10）；所述B液包括脂肪胺、氨基聚醚和促进剂，所述脂肪胺、氨基聚醚和促进剂的质量比为1：(0.5~5)：（0.05~1.0）；所述C粉体包括石英砂和水泥，所述石英砂和水泥质量比为1：（0~0.5）。本发明中所述的高强快固环氧灌浆料的强度高、强度发展快、同基材的粘结力高、耐久性好、环境友好、成本适中。

Description

一种高强快固环氧树脂灌浆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高强快固环氧树脂灌浆料及其制备方法。

技术背景

环氧树脂具有粘结力强、可以常温固化、固化收缩小、力学性能高和耐腐蚀性能优异等特点，可作为胶黏剂、涂料、灌浆材料等被广泛应用于建筑、机械、电子等众多领域，环氧树脂灌浆材料是目前使用量较大、性能优异的补强灌浆材料，由于环氧树脂在常温条件下粘度较大，因此一般选择稀释剂对体系进行稀释，从而达到较好的流动性能。在早期，一般使用非反应性的有机溶剂作为稀释剂使用，但是这不仅大大影响了材料的力学性能，还给环境和施工者身心健康造成了严重的危害。后来，糠醛-丙酮稀释体系被开发出来并大量应用于环氧树脂的稀释剂，该体系粘度低、流动性好、力学强度高，但是由于糠醛和丙酮均为有毒物质，对环境污染严重，并且材料的强度发展缓慢，不利于快速施工。

为了解决这些问题，专利CN102344647使用苯甲醛等低毒醛类化合物替代了糠醛，减少了材料对环境和人体的危害，但是这种醛-酮稀释体系的毒性仍然存在，并且具有材料的强度发展慢、脆性大、体积收缩大等缺点。专利CN102070873使用缩水甘油醚类化合物作为稀释剂研制了一种环保柔韧性的环氧树脂灌浆料，该材料毒性小、力学性能优异、材料柔韧性好，但是由于缩水甘油醚类化合物价格昂贵，大大提高了环氧灌浆料的价格成本，不利于高性能环氧灌浆料的推广应用，并且材料强度发展较慢，不利于进行快速修补施工。

综上所述，开发一种高强快固的环氧树脂灌浆料显得尤为重要，该材料可以用于水电工程、桥梁、公路、铁路、市政工程、工厂、码头等建筑领域的高性能修补加固材料。

技术内容

本发明提供了一种高强快固环氧树脂灌浆料及其制备方法，该环氧灌浆料的强度高、强度发展快、同基材的粘结力高、耐久性好、环境友好、成本适中、制备简单易操作。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种高强快固环氧树脂灌浆料，包括A液、B液和C粉体,所述A液、B液和C粉体的质量比为1：(0.2～0.6)：（0～3.0）；

所述A液包括环氧树脂、环状碳酸酯和硅烷偶联剂，所述环氧树脂、环状碳酸酯和硅烷偶联剂的质量比为1：(0.1～0.8)：（0～0.10）；

所述B液包括脂肪胺、氨基聚醚和促进剂，所述脂肪胺、氨基聚醚和促进剂的质量比为1：(0.5～5)：（0.05～1.0）；

所述C粉体包括石英砂和水泥，所述石英砂和水泥质量比为1：（0～0.5）。

发明人发现，环状碳酸酯类化合物既对环氧树脂具有很好的稀释作用，同时又易与脂肪胺、氨基聚醚发生化学反应生成酰胺结构的化合物，进一步与环氧树脂发生固化反应起到增韧的效果，因此碳酸酯类化合物一种非常有效的增韧活性稀释剂。本发明所用水泥优选为硅酸盐水泥。所述脂肪胺还包括改性脂肪胺。本发明环状碳酸酯、脂肪胺、氨基聚醚有着很强的协同效应。

为了提高灌浆材料的强度、耐腐蚀性，同时减小体积收缩，优选，所述石英砂为级配石英砂，所述级配石英砂包括10～50目：5～10％，50～100目：10～40％，100～200目：20～60％，大于200目：余量，所述百分比为质量百分比。

发明人发现，采用经过科学级配的石英砂作为环氧树脂体系的填料，相比单级配的石英砂，制得的环氧树脂灌浆料具有更高的强度、抗冲击性能、耐腐蚀性能，并且体积收缩更小，基本不产生收缩开裂现象，因此选用科学级配的石英砂可以显著提高环氧树脂灌浆料的力学和耐久性能。

为了起到更好的稀释效果，同时与脂肪胺、氨基聚醚的协同效应更加显著，优选，所述环状碳酸酯为碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸甘油酯中的一种或两种以上任意配比的混合物。

为了起到更好的固化作用，同时增强与环状碳酸酯的协同效应，优选，所述氨基聚醚为双氨基聚醚或三氨基聚醚中的一种或两种以上任意配比的混合物。

上述双氨基聚醚的数均分子量优选为230、400或2000；所述三氨基聚醚的数均分子量优选为400、3000或5000。

为了进一步加强固化作用，同时增强与环状碳酸酯的协同效应，优选，所述脂肪胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、缩水甘油醚改性二乙烯三胺（593固化剂）、酚醛改性脂肪胺（T31固化剂）中的一种或两种以上任意配比的混合物。

为了保证所得环氧树脂灌浆材料的强度，优选，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂E51、双酚A环氧树脂E44、双酚F环氧树脂F51或双酚F环氧树脂F44中的一种或两种以上任意配比的混合物。

为了使得环氧树脂灌浆材料的韧性进一步增强，优选，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570中的一种或两种以上任意配比的混合物。

为进一步促进固化，优选，所述促进剂为叔胺促进剂。

进一步优选，上述叔胺促进剂为2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚、苄基二甲胺或N,N-二甲基苯胺中的一种或两种以上任意配比的混合物。

上述高强快固环氧树脂灌浆料的制备方法，包括如下步骤：

①将环氧树脂、环状碳酸酯和硅烷偶联剂混匀，得A液，所述环氧树脂、环状碳酸酯和硅烷偶联剂的质量比为1：(0.1～0.8)：（0～0.10）；

②将脂肪胺、氨基聚醚和促进剂混匀，得B液，所述脂肪胺、氨基聚醚和促进剂的质量比为1：(0.5～5)：（0.05～1.0）；

③将石英砂和水泥混匀，得C粉体，所述石英砂和水泥质量比为1：（0～0.5）；

④将A液、B液和C粉体混匀,得高强快固环氧树脂灌浆料，所述A液、B液和C粉的质量比为1：(0.2～0.6)：（0～3.0）。

上述第④在使用前进行。

上述环氧树脂灌浆料的制备也可在使用前，将所有组分按比例混合，但为了保证灌浆材料的性能、同时方便易得，优选，按照上述四步骤进行。

本发明中所述的高强快固环氧灌浆料的强度高、强度发展快、同基材的粘结力高、耐久性好、环境友好、成本适中、制备简单易操作，并且根据其中增韧稀释剂与级配砂的用量不同，可以配制成具有不同流动性的灌浆材料，可以用于建筑物快速修补、堵漏、加固、防护、机械安装等领域。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

高强快固环氧灌浆料的配方设计和性能测试严格按照GB/T 50448-2008《水泥基灌浆材料应用技术规范》、JC/T 986-2005《水泥基灌浆材料》、JC/T 1041-2007《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》中相关规定执行。试样成型与养护温度为23±2℃，相对湿度50±5%，测定与混凝土正拉粘结强度时，混凝土的强度等级为C40。氨基聚醚均由亨斯曼公司提供。

各实施例高强快固环氧树脂灌浆料的制备方法，包括如下步骤：

上述第④在使用前进行。

实施例1：

表1实施例1原材料用量表

实施例2：

表2实施例2原材料用量表

实施例3：

表3实施例3原材料用量表

实施例4：

表4实施例4原材料用量表

实施例5：

表5实施例5原材料用量表

对比例1：

表6对比例1原材料用量表

对比例2：

表7对比例2原材料用量表

将上述各实施例和对比例所制的环氧灌浆料的性能进行对比，具体的实验结果如表8、表9、表10。

表8 28天抗压强度与粘结强度性能对比表

通过28天抗压强度的数据可以发现，本文所述的环氧树脂灌浆料具有较高的抗压强度和粘结强度。同对比例相比较，可以看出级配石英砂和环状碳酸酯稀释剂的使用显著增加了环氧灌浆料的力学强度和粘结性能。

表9抗压强度发展比例表

通过上表数据可以发现，本文所述的环氧树脂灌浆料具有较快的强度发展速度。通过实施例1与对比例1的比较可以发现，级配石英砂的使用与否并不影响环氧灌浆材料的强度发展速度，而仅仅是影响了最终的强度（见表8）；而通过实施例1与对比例2的比较可以发现，环状碳酸酯类稀释剂比缩水甘油醚类稀释剂更具有促进强度发展的效果。

表10材料韧性对比（折压比法）

实施例	28天折压比
		实施例1	0.82
实施例2	0.87
		实施例3	0.82
实施例4	0.90
		实施例5	0.88
对比例1	0.73
		对比例2	0.70

这里使用折压比（=抗折强度/抗压强度）来评价材料的韧性，折压比越高，韧性越好。上表数据显示，本文所发明的环氧灌浆材料具有较高的折压比（>0.8），这说明材料的韧性较好。由对比例的数据可以发现，环状碳酸酯稀释剂和级配石英砂的使用都显著提高了体系的韧性。

综上所述，本文所发明的高强快固环氧灌浆材料具有高强、强度发展快、韧性好、粘结力强、耐久性好等优点。发明人认为，其中高强的原因主要为各组分的协同效应，促使环氧树脂发生偶联、固化，形成结构稳定的空间网络，同时经过科学级配的石英砂在聚合物网络中进行密实填充，起到了很好的增强效果；强度发展快主要是由于促进剂的使用，同时碳酸酯类化合物与脂肪胺易发生开环反应，此反应为放热反应，可以加速后续的固化反应；韧性好主要是由于使用了增韧活性稀释剂与氨基聚醚，并且级配石英砂的填充有利于能量的耗散，提高体系韧性。

Claims

1.一种高强快固环氧树脂灌浆料，其特征在于：包括A液、B液和C粉体,所述A液、B液和C粉体的质量比为1：(0.2~0.6)：（0~3.0）；

所述A液包括环氧树脂、环状碳酸酯和硅烷偶联剂，所述环氧树脂、环状碳酸酯和硅烷偶联剂的质量比为1：(0.1~0.8)：（0~0.10）；

所述B液包括脂肪胺、氨基聚醚和促进剂，所述脂肪胺、氨基聚醚和促进剂的质量比为1：(0.5~5)：（0.05~1.0）；

所述C粉体包括石英砂和水泥，所述石英砂和水泥质量比为1：（0~0.5）。

2.如权利要求1所述的高强快固环氧树脂灌浆料，其特征在于：所述石英砂为级配石英砂，所述级配石英砂包括10~50目：5~10%，50~100目：10~40%，100~200目：20~60%，大于200目：余量，所述百分比为质量百分比。

3.如权利要求1或2所述的高强快固环氧树脂灌浆料，其特征在于：所述环状碳酸酯为碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸甘油酯中的一种或两种以上任意配比的混合物。

4.如权利要求1或2所述的高强快固环氧树脂灌浆料，其特征在于：所述氨基聚醚为双氨基聚醚或三氨基聚醚中的一种或两种以上任意配比的混合物。

5.如权利要求4所述的高强快固环氧树脂灌浆料，其特征在于：所述双氨基聚醚的数均分子量为230、400或2000；所述三氨基聚醚的数均分子量为400、3000或5000。

6.如权利要求1或2所述的高强快固环氧树脂灌浆料，其特征在于：所述脂肪胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、缩水甘油醚改性二乙烯三胺、酚醛改性脂肪胺中的一种或两种以上任意配比的混合物。

7.如权利要求1或2所述的高强快固环氧树脂灌浆料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A环氧树脂E51、双酚A环氧树脂E44、双酚F环氧树脂F51或双酚F环氧树脂F44中的一种或两种以上任意配比的混合物。

8.如权利要求1或2所述的高强快固环氧树脂灌浆料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH550、KH560或KH570中的一种或两种以上任意配比的混合物。

9.如权利要求1或2所述的高强快固环氧树脂灌浆料，其特征在于：所述促进剂为叔胺促进剂。

10.如权利要求9所述的高强快固环氧树脂灌浆料，其特征在于：所述叔胺促进剂为2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚、苄基二甲胺或N,N-二甲基苯胺中的一种或两种以上任意配比的混合物。

11.权利要求1至10任意一项所述的高强快固环氧树脂灌浆料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

①将环氧树脂、环状碳酸酯和硅烷偶联剂混匀，得A液，所述环氧树脂、环状碳酸酯和硅烷偶联剂的质量比为1：(0.1~0.8)：（0~0.10）；

②将脂肪胺、氨基聚醚和促进剂混匀，得B液，所述脂肪胺、氨基聚醚和促进剂的质量比为1：(0.5~5)：（0.05~1.0）；

③将石英砂和水泥混匀，得C粉体，所述石英砂和水泥质量比为1：（0~0.5）；

④将A液、B液和C粉体混匀,得高强快固环氧树脂灌浆料，所述A液、B液和C粉的质量比为1：(0.2~0.6)：（0~3.0）。