CN102898983A - 一种盾构胶黏剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种盾构胶黏剂及其制备方法。所述盾构胶黏剂包括如下重量份的原料成分：氯丁胶90-110份，丙烯酸酯类50份，有机硅1-3份，酚醛树脂40份，纳米氧化镁4-8份，溶剂100份，催化剂0.22-0.44份，引发剂1-1.5份，终止剂1-1.5份，阻燃剂20-40份。本发明氯丁胶片中加入A90和A30共混，提高了胶片的耐热性，再与丙烯酸酯三元共聚。本发明盾构胶黏剂粘接强度高，耐高温强，可应用在地铁、地下公路、海（江，湖，河）底隧道。
Description
技术领域
本发明涉及一种盾构胶黏剂及其制备方法。
背景技术
由于我国开展大规模的城市市政工程建设，尤其是地下铁路的建设工程，江底隧道，湖底隧道，海底隧道，需要解决隧道的防水问题。盾构隧道施工法是最常用的方法之一。盾构管片弹性密封垫是密封止水的主流材料。这些密封垫一般由三元乙丙橡胶与膨胀橡胶复合而成。三元乙丙橡胶是非极性材料，粘接难度大。
目前国内市场产品繁多，良莠不齐，有氯丁胶黏剂，SBS胶黏剂和聚氨酯胶黏剂。氯丁胶黏剂和SBS胶黏剂强度不够理想，而聚氨酯胶黏剂耐热性不够（一般为热塑型PU），这就限制了它们的应用范围。
目前胶黏剂的一般制作过程：氯丁胶黏剂及SBS胶黏剂复配而成，热塑型聚氨酯加溶剂溶解而成。
专利CN 101037577B，发明名称：一种纳米氯丁胶粘剂及其制备方法，采用氯丁橡胶、纳米氧化镁、酚醛树脂、溶剂及催化剂经搅拌、予反应、高速剪切、混合制成。
专利CN 1069045A，发明名称：氯丁胶粘剂，公开了通过催化剂使氯丁橡胶与丙烯酸酯类反应，提高氯丁胶粘剂粘接强度。
三元乙丙橡胶是一种难粘接材料，一般的不接枝或者接枝不好的胶黏剂粘接效果不佳。
发明内容
本发明目的是提供一种盾构胶黏剂，用于提高氯丁胶的粘接力和耐高温性能。
本发明另一目的是提供上述盾构胶黏剂的制备方法。
本发明再一目的是提供上述盾构胶黏剂在三元乙丙橡胶和水泥的粘接中的应用。
本发明盾构胶黏剂原料组份及其重量份组成为：
其中，所述氯丁胶为A90 70-80份、A30 20-30份的混合物；
所述丙烯酸酯类为改性丙烯酸酯类；
所述丙烯酸酯类为甲基丙烯酸甲酯（MMA）25份、苯乙烯（St）7-15份、丙烯酸-2-羟丙酯（HPA）10-17份、丙烯酸（AA）1-3份的混合物；
所述有机硅树脂为KH-550（γ-氨丙基三乙氧基硅烷）、KH-560（γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷）、KH-570（γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷）中的一种或几种；
所述酚醛树脂为纳米铝金属酚醛树脂；
所述催化剂为三乙醇胺；
所述引发剂为过氧化苯甲酰；
所述终止剂为对苯二酚；
所述阻燃剂为磷酸三苯酯（IPPP）；
所述溶剂为碳酸二甲酯20份、醋酸乙酯20份、环己烷60份的混合物。
本发明所述盾构胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
1）酚醛树脂与纳米氧化镁进行预反应，制备预反应液；
2）氯丁胶与丙烯酸酯类进行接枝反应；
3）将接枝的氯丁胶加入有机硅树脂和预反应液进行改性反应。
具体地，包括以下步骤：
1）预反应液的制备：
将溶剂在反应釜种混合均匀，加入酚醛树脂，加热至40℃，开启搅拌器，直至酚醛树脂完全溶解，加入纳米氧化镁和催化剂，温度保持在40℃，反应14-16h，得到酚醛预反应体。
2）接枝反应：
将溶剂在反应釜种混合均匀，加入氯丁胶片，在40℃下完全溶解后，加入丙烯酸酯，搅拌均匀后，再加入引发剂和纳米氧化镁，升温至80℃，反应4-5h后，加入终止剂，冷却，得到接枝氯丁胶。
3）改性反应：
在接枝氯丁胶黏剂中加入预反应液，升温40℃，开启搅拌器搅拌均匀，加入有机硅树脂和阻燃剂，继续搅拌1h-1.5h，冷却出料。
本发明有益效果：
（1）本发明将氯丁胶与丙烯酸酯类多元接枝并加入有机硅偶联剂提高其耐热性，同时用纳米铝金属酚醛树脂作为增黏剂，提高了氯丁胶黏剂对乙丙橡胶的粘接力并提高氯丁胶黏剂的耐高温性能，其粘接强度可提高80%~120%，耐高温提高30%~50%。
（2）较现有技术中广泛应用在箱包、鞋用、橡胶制品、木材的产品相比，本发明产品可应用在盾构机上的三元乙丙橡胶与水泥的粘接，可应用于地铁、地下公路、海（江，湖，河）底隧道。
（3）氯丁胶片中加入A90和A30共混，提高了胶片的耐热性，再与丙烯酸酯三元共聚。
概念的阐释：
盾构胶：盾构管片与三元乙丙橡胶用的胶黏剂。
胶黏剂：将两种或两种以上相同或不同物质连接在一起的那种物质。
纳米铝金属酚醛树脂：加入纳米级金属铝，具有较高热硬性，能较快浸润骨料的酚醛树脂。
有机硅树脂：是由硅氧键为主链的立体结构组成，在高温下可进一步缩合成为高度交联的树脂。
附图说明
图1为预反应液的制备流程图；
图2为盾构胶黏剂制备中接枝反应流程图；
图3为盾构胶黏剂制备中改性反应流程图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。纳米铝金属酚醛树脂牌号为RS-710；纳米氧化镁购自江西华德润精细化工厂。
实施例1 盾构胶黏剂的制备
将碳酸二甲酯20kg、醋酸乙酯20kg、环己烷60kg在反应釜种混合均匀，加入40kg的纳米铝金属酚醛树脂，加热至40℃，开启搅拌器，直至纳米铝金属酚醛树脂完全溶解，加入4kg的纳米氧化镁和催化剂三乙醇胺0.22kg，温度保持在40℃，反应14h，得到酚醛预反应体。
将碳酸二甲酯20kg、醋酸乙酯20kg、环己烷60kg在反应釜种混合均匀，加入氯丁胶片A90 70kg、A30 20kg，在40℃下完全溶解后，加入MMA 25kg、苯乙烯7kg、丙烯酸-2-羟丙酯17kg、丙烯酸1kg，共50kg后，搅拌均匀后，再加入引发剂过氧化苯甲酰1kg和纳米氧化镁4kg，升温至80℃，反应4h后，加入终止剂对苯二酚1kg，冷却，得到接枝氯丁胶。
在接枝氯丁胶黏剂中加入预反应液，升温40℃，开启搅拌器搅拌均匀，加入KH-550 1kg和磷酸三苯酯10kg，继续搅拌1h，冷却出料。
实施例2 盾构胶黏剂的制备
将碳酸二甲酯20kg、醋酸乙酯20kg、环己烷60kg在反应釜种混合均匀，加入40kg的酚醛树脂，加热至40℃，开启搅拌器，直至酚醛树脂完全溶解，加入4kg的纳米氧化镁和催化剂三乙醇胺0.22kg，温度保持在40℃，反应15h，得到酚醛预反应体。
将碳酸二甲酯20kg、醋酸乙酯20kg、环己烷60kg在反应釜种混合均匀，加入氯丁胶片A90 75kg、A30 25kg，在40℃下完全溶解后，加入MMA 25kg、苯乙烯10kg、丙烯酸-2-羟丙酯12kg、丙烯酸3kg，共50kg后，搅拌均匀后，再加入引发剂过氧化苯甲酰1.5kg和纳米氧化镁4kg，升温至80℃，反应4.5h后，加入终止剂对苯二酚1.2kg，冷却，得到接枝氯丁胶。
在接枝氯丁胶黏剂中加入预反应液，升温40℃，开启搅拌器搅拌均匀，加入KH-560 2kg和磷酸三苯酯15kg，继续搅拌1.5h，冷却出料。
实施例3 盾构胶黏剂的制备
将碳酸二甲酯20kg、醋酸乙酯20kg、环己烷60kg在反应釜种混合均匀，加入40kg的酚醛树脂，加热至40℃，开启搅拌器，直至酚醛树脂完全溶解，加入4kg的纳米氧化镁和催化剂三乙醇胺0.22kg，温度保持在40℃，反应16h，得到酚醛预反应体。
将碳酸二甲酯20kg、醋酸乙酯20kg、环己烷60kg在反应釜种混合均匀，加入氯丁胶片A90 80kg、A30 30kg，在40℃下完全解后，加入MMA 25kg、苯乙烯13kg、丙烯酸-2-羟丙酯10kg、丙烯酸2kg，共50kg后，搅拌均匀后，再加入引发剂过氧化苯甲酰1.5kg和纳米氧化镁4kg，升温至80℃，反应5h后，加入终止剂对苯二酚1.5kg，冷却，得到接枝氯丁胶。
在接枝氯丁胶黏剂中加入预反应液，升温40℃，开启搅拌器搅拌均匀，加入KH-570 2kg、KH-560 1kg和磷酸三苯酯20kg，继续搅拌1h，冷却出料。
实施例4 性能测定
参照国家标准：GB/T 2790-1995胶黏剂180°剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料，制作试样并测试，其结果如下：
表1 性能测定结果
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种盾构胶黏剂，包括如下重量份的原料成分：
2.根据权利要求1所述的盾构胶黏剂，其特征在于，
所述所述氯丁胶为A90 70-80份、A30 20-30份的混合物；
所述丙烯酸酯类为MMA 25份、苯乙烯7-15份、丙烯酸-2-羟丙酯10-17份、丙烯酸1-3份的混合物；
所述有机硅树脂为KH-550、KH-560、KH-570中的一种或几种；
所述酚醛树脂为纳米铝金属酚醛树脂。
3.根据权利要求1或2所述的盾构胶黏剂，其特征在于，
所用溶剂为碳酸二甲酯20份、醋酸乙酯20份、环己烷60份的混合物；
所述引发剂为过氧化苯甲酰；
所述终止剂为对苯二酚；
所述阻燃剂为磷酸三苯酯；
所述催化剂为三乙醇胺。
4.制备权利要求1-3任一项所述盾构胶黏剂的方法，包括以下步骤：
1）酚醛树脂与纳米氧化镁进行预反应，制备预反应液；
2）氯丁胶与丙烯酸酯类进行接枝反应；
3）将接枝的氯丁胶加入有机硅树脂和预反应液进行改性反应。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤1）中将酚醛树脂加入溶剂中至完全溶解，加入纳米氧化镁和催化剂，温度40℃，反应14-16h。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤2）中将氯丁胶加入溶剂中至完全溶解，加入丙烯酸酯类，搅拌均匀，再加入引发剂和纳米氧化镁，温度80℃，反应4-5h，加入终止剂，冷却，得到接枝氯丁胶。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将步骤2）的接枝氯丁胶中加入步骤1）的预反应液，温度40℃，搅拌均匀，加入有机硅树脂和阻燃剂，搅拌1h-1.5h，冷却得到。
8.权利要求1-3任一项所述盾构胶黏剂在三元乙丙橡胶和水泥粘接中的应用。
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