CN103339082B - 双组分灰浆料及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明描述一种用来以化学方式将锚定构件固定于钻孔之中的双组分灰浆料，其具有可固化的树脂组分和与其分开布置以抑制反应的固化剂组分，所述树脂组分含有至少一种可自由基聚合的树脂、填料、促进剂、稳定剂和任选的其它常见的灰浆成分，并且所述固化剂组分含有至少一种过氧化物，其特征在于，所述树脂组分含有0.1～0.5重量％的至少一种促进剂和0.003～0.03重量％的至少一种稳定剂，所述固化剂组分含有0.1～0.35重量％的有机过氧化物，各自相对于树脂组分和固化剂组分的总重量，并且描述这种双组分灰浆料用于以化学方式将锚定构件固定于钻孔之中的用途。
Description
技术领域
本发明涉及一种用来以化学方式将锚定构件固定于钻孔之中的双组分灰浆料，其具有可固化的树脂组分和与其分开布置以抑制反应的固化剂组分，所述树脂组分含有至少一种可自由基聚合的树脂、填料、促进剂、稳定剂和任选的其它常见的灰浆成分，并且所述固化剂组分含有至少一种过氧化物，以及涉及所述灰浆料用于以化学方式将锚定构件固定于钻孔之中的用途。
背景技术
这种类型的双组分灰浆料例如作为注入灰浆用于以化学方式将(优选)金属元件锚定在(优选)矿物性基底，尤其如由砖料、混凝土或者天然石料构成的建筑物之中。在此，首先在矿物性基底中引入相应地用于固定锚定构件所需的钻孔，然后将双组分灰浆料的可固化的树脂组分与固化剂组分混合并引入钻孔之中，接着插入待固定的锚定构件并且将其调准，然后灰浆料固化。本申请人销售快速固化性体系形式的注入灰浆，其具有由自由基固化型甲基丙烯酸酯树脂和水硬性水泥构成的混杂体系，该体系在加工之后在钻孔中产生负荷能力特别高的合成材料。
为了保证足够的加工时间，除了使用固化所需的促进剂和过氧化物之外，原则上还以显著的浓度使用至少一种稳定剂，该稳定剂防止灰浆料提早固化。
现有技术中已知的具有相对于树脂成分计在0.2～0.6重量％范围内的通常的稳定剂浓度的这种注入灰浆需要高的过氧化物浓度。在此，视混合比例而定，需要7～15重量％的过氧化物，例如过氧化苯甲酰。尽管这种高的过氧化物用量，由于物料产出时存在混合波动，偶尔会因为过氧化物比例太低而导致局部未固化。
例如，欧洲专利EP0589831B1公开了一种用来将锚定构件固定在钻孔中的双组分灰浆，其含有1～6.5重量％的过氧化物和0.01～0.5重量％的促进剂，其中没有提及抑制剂或者稳定剂。欧洲专利EP0761792描述了一种用于化学固定技术的销榫接合组合物，其含有相对于可自由基固化的反应树脂的0.5～10重量％的有机过氧化物、用于固化剂的促进剂以及0.0005～2重量％的哌啶基-N-氧基或者四氢吡咯-N-氧基作为...，必要时与“常规的”抑制剂组合使用。
欧洲专利申请EP1619174A2的主题是一种用来以化学方式将锚定构件固定于钻孔之中的双组分灰浆料，其具有可固化的树脂组分和与其分开布置以抑制反应的固化剂组分，所述固化剂组分含有相对于可自由基聚合的树脂的0.5～10重量％的过氧化物、促进剂和阻聚剂。
最后，欧洲专利EP2032622B1公开了一种用于锚固元件的快速固化性化学固定体系，其具有一种可自由基固化的反应树脂配方，该配方包括一种或多种固化性烯属反应树脂、一种或多种胺类促进剂、一种或多种非酚类(厌氧)抑制剂以及最后还有具有至少一种过氧化物作为抑制剂的固化剂。在此，在固化剂中含有相对于反应树脂配方质量计至少为1％的过氧化物。该材料含有至少1.5重量％的胺类促进剂、0～20重量％的酚类抑制剂、以及最多至5重量％的非酚类抑制剂，其中促进剂与抑制剂之比＞5。
现有技术的灰浆料中所用的抑制剂用来根据所需的时期调整加工时间。
这些常规的用于以化学方式将锚固构件固定于钻孔中的双组分灰浆料在如下方面是不利的：它们必须含有0.5重量％和更多的显著量的过氧化物，这是成问题的，因为含有过氧化物的产品从过氧化物浓度为1％起(过氧化二苯甲酰)就必须被标记为致敏性的。
发明内容
本发明的任务由此在于，给出一种具有开头所给组成、用于以化学方式将锚固构件固定的双组分灰浆料，其具有较小的过氧化物浓度并因此无标记的，但是在2∶1至7∶1、优选在3∶1至5∶1的宽的混合比并且加工时间足够的情况下，仍然可以实现良好的固化和由此实现所需的负荷值。
这一任务在此通过如下方式解决：放弃迄今为止为调整胶凝时间所必需的稳定剂或抑制剂，除了对于储存稳定生所必需的最低量，并且通过促进剂浓度控制加工时间。
因此，本发明提供根据权利要求1所述的双组分灰浆料。从属权利要求涉及该发明主题的优选实施方式以及该双组分灰浆料用于以化学方式将锚定构件固定于钻孔之中的用途。
本发明由此涉及一种用来以化学方式将锚定构件固定于钻孔之中的双组分灰浆料，其具有可固化的树脂组分和与其分开布置以抑制反应的固化剂组分，所述树脂组分含有至少一种可自由基聚合的树脂、填料、促进剂、稳定剂和任选的其它常见的灰浆成分，并且所述固化剂组分含有至少一种过氧化物，其特征在于，所述树脂组分含有0.1～0.5重量％的至少一种促进剂和0.003～0.03重量％的至少一种稳定剂，所述固化剂组分含有0.1～0.35重量％的有机过氧化物，各自相对于树脂组分和固化剂组分的总重量计。
采用本发明的双组分灰浆料，例如在过氧化物含量相对于树脂组分和固化剂组分总重量计为0.25重量％，树脂组分与固化剂组分的混合比为3∶1重量份，稳定剂含量为0.015％的情况下，通过改变促进剂含量为0.35重量％±20％，可调节在25℃下3.5～7分钟的胶凝时间。
在此已令人惊奇地表明，所述类型的双纽分灰浆在促进剂浓度大于0.5重量％、给定的过氧化物浓度为0.25重量％的情况下，无法利用抑制剂调节所述的胶凝时间，因为在为此需要的提高的抑制剂浓度下这些配方不再可靠固化。
但令人惊奇的是，采用本发明所给组成的双组分灰浆料，不仅成功避免标记过氧化物含量，而且也成功获得一种其中在树脂组分与固化剂组分的混合比在3∶1至5∶1重量份范围内的宽范围并且加工时间足够的情况下实现良好固化和高负荷值的灰浆料。
按照一种优选实施方式，树脂组分含有8～25重量％的可自由基聚合的树脂、8～25重量％反应性稀释剂、0.1～0.5重量％促进剂和0.003～0.03重量％稳定剂、40～70重量％填料和0.5～5重量％增稠剂，并且固化剂组分含有0.1～0.35重量％的过氧化物、3～15重量％水、5～25重量％填料和0.1～3重量％增稠剂，分别相对于树脂组分和固化剂组分的总重量。
优选，树脂组分含有的可自由基聚合的树脂是基于不饱和聚酯、乙烯基酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和/或环氧(甲基)丙烯酸酯以及烯丙基醚的、任选地与含有烯属不饱和结构单元的反应性稀释剂混合的树脂组分。
按照一种优选实施方式，树脂组分含有至少一种N，N-取代的叔苯胺、N，N-取代的叔甲苯胺和/或其烷氧基化衍生物作为促进剂，例如N，N-二甲基苯胺、N，N-二乙基苯胺、N-乙基-N-(羟乙基)苯胺、N，N-二甲基对甲苯胺、N-甲基-N-(羟乙基)对甲苯胺、N，N-二异亚丙基对甲苯胺、二(羟乙基)对甲苯胺、二(羟乙基)间甲苯胺和/或乙氧基化二(羟乙基)对甲苯胺。
按照另一种优选实施方式，树脂组分还含有酚类和/或非酚类稳定剂。所述酚类稳定剂优选选自以下组，该组包含氢醌、2-甲基氢醌、甲氧基苯酚、2，4，6-三甲基苯酚、焦儿茶酚、3-甲氧基焦儿茶酚、4-叔丁基焦儿茶酚、3，5-二叔丁基焦儿茶酚、丁基羟基甲苯及其衍生物。
树脂组分可以含有N-氧基化合物和/或杂环稳定剂作为非酚类稳定剂，其中优选哌啶基-N-氧基衍生物和四氢吡咯-N-氧基衍生物作为N-氧基化合物，而使用吩噻嗪作为优选的杂环稳定剂。优选的哌啶-N-氧基衍生物是4-羟基-2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧基。
为了进一步改善灰浆料在基底和锚定构件上的粘附，树脂组分含有至少一种烯属不饱和化合物作为反应性稀释剂，例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、二乙烯苯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯、新戊二醇(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸乙酰乙酸基乙酯、烷氧基化双酚A-二(甲基)丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸缩水甘油酯。
这里使用的命名“...(甲基)丙烯酸...”表示，该名称不仅意于包括“甲基丙烯酸...”、“丙烯酸...”、“...甲基丙烯酸...”类化合物，而且也包括“...丙烯酸...”类化合物。
本发明双组分灰浆料的固化剂组分优选含有的过氧化物是有机过氧化物，如过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化环己酮、过氧化月桂酰、氢过氧化异丙苯和/或过氧基-2-乙基己酸叔丁酯。
最后，树脂组分和/或固化剂组分可以含有如常用于所述灰浆料，尤其用于注入灰浆的填料，例如以合适粒子尺寸分布的石英、砂子、热解法氧化硅、刚玉、白垩、滑石粉、陶瓷、矾土、玻璃、水泥、轻晶石和/或重晶石。在此，如果使用水泥作为填料，则可优选在树脂组分中优选使用硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和/或石膏，因为固化剂组分中所含的过氧化物通常含有水作为减敏剂，其用来使得树脂组分中的水泥成分硬化。
此外，为了赋予材料所需的粘度，树脂组分和/或固化剂组分还可以任选地含有热解法氧化硅、层状硅酸盐、丙烯酸酯增稠剂或聚氨酯增稠剂、蓖麻油衍生物、诺易堡(Neuburg)硅土和/或黄原胶作为增稠剂。
此外，还可以向固化剂组分中加入0～5重量％的至少一种有机溶剂来调节固化剂组分的粘度，如二醇、甘油和/或能够与可自由基聚合的树脂共聚的水溶性聚乙二醇衍生物和/或聚丙二醇衍生物。
本发明的树脂组分和本发明的固化剂组分优选以抑制反应的方式分开存在于不同的容器中，优选在多腔装置中，如多腔料盒和/或料筒之中，或者在双组分胶囊之中。在此，在分开生产固化剂组分和树脂组分之后将其装入分开的容器之中，利用机械装置或者利用驱动剂将其从容器中挤压出，并且使其导引经过混合装置，优选静态混合器。当以化学方式固定锚固构件时，使从静态混合器排出的固化性灰浆料直接引入在固定基底中的钻孔之中，然后插入待固定的构造元件，例如锚杆。在本发明双组分灰浆料的胶凝时间在3.5～7分钟范围内的情况下，获得固定于钻孔中的锚固构件的优异的强度值。已表明，通过按照本发明所选择的促进剂、稳定剂和过氧化物的用量，不仅能够避免必须将双组分灰浆料标记为“刺激并且致敏的”，而且可容易地通过促进剂浓度调节适合于灰浆料应用的胶凝时间，其中同时达到固化后的灰浆料的高的负荷值。
以下实施例和对比例用于进一步解释本发明。
具体实施方式
实施例1～3和对比例
首先通过混合下表I中给出的成分制备对比例和实施例1～3的固化剂组分A。相应地制备用于对比例和实施例1～3的固化剂组分B。为此，首先将各组分在一个1升塑料烧杯中手动预混合，接着将其在10分钟期间在溶解器中混合(4500min-1；＜100毫巴)。
表I
| 对比 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 树脂组分A | ||||
| 乙烯基酯树脂 | 15 | 16.7 | ||
| 氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯树脂 | 12.7 | 12.7 | ||
| 1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯 | 13.43 | 14.07 | ||
| 二乙二醇二甲基丙烯酸酯 | 12.015 | 15.5 | ||
| 甲基丙烯酸羟乙酯 | 3 | 3 | ||
| 甲基丙烯酸乙酰乙酸基乙酯 | 2 | |||
| 二(羟乙基)-对甲苯胺 | 0.26 | 0.33 | ||
| 乙氧基化二(羟乙基)-对甲苯胺 | 0.9 | 0.3 | ||
| 4-羟基-Tempo | 0.005 | |||
| 丁基羟基甲苯(BHT) | 0.07 | 0.03 | ||
| 叔丁基焦儿茶酚 | 0.02 | 0.023 | ||
| 热解法氧化硅 | 1.9 | 1.9 | ||
| 聚酰胺增稠剂 | 1.4 | |||
| 石英0-0.7mm | 28 | 28 | 24.3 | |
| 玻璃球0.2-0.6mm | 26.58 | |||
| 矾土水泥 | 20 | 22.2 | ||
| 硅酸盐水泥 | 15 | 15 | ||
| 总和 | 75 | 75 | 75 | 83.333 |
| 固化剂组分B | ||||
| 过氧化二苯甲酰 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.3 |
| 水 | 7 | 7 | 5.75 | 3.84 |
| 二丙二醇 | 1.25 | 0.8 | ||
| 热解法氧化硅 | 1 | 1 | 0.5 | 0.33 |
| 层状硅酸盐 | 0.12 | 0.1 | ||
| 石英0-80μm | 15.75 | 15.75 | 15.88 | 10.5 |
| 矾土 | 1 | 1 | ||
| 重晶石 | 1.25 | 0.8 | ||
| 总和 | 25 | 25 | 25 | 16.67 |
在分开制备树脂组分A或固化剂组分B之后，将其按照如下表II中给出的体积比3∶1或5∶1，在静态混合器中混合，并将其引入在混凝土中预先准备好的直径为14mm的钻孔之中。实施例的胶凝时间在25℃下在5～6分钟范围内。
然后将锚杆M12以结合深度为72mm引入钻孔之中，在室温下(25℃)1天的固化时间之后测定锚杆的拔出力，其中使用可用来测量锚杆拔出力的液压工具。下表II中给出了在此在25℃下测量的拔出力连同标准偏差。
表II
| 对比 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 混合比A∶B | 3∶1 | 3∶1 | 3∶1 | 5∶1 |
| 过氧化物含量 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.3 |
| 促进剂含量 | 0.9 | 0.3 | 0.26 | 0.33 |
| 稳定剂含量 | 0.07 | 0.03 | 0.025 | 0.023 |
| 25℃下的胶凝时间 | 6:15min | 6:00min | 5:00min | 5:20min |
| 失效负荷[kN]* | ||||
| 在25℃下 | 14.4 | 35.5 | 53.9 | 68.5 |
| 标准偏差 | 7 | 1.8 | 5.5 | 1.7 |
从上表可以看出，本发明的双组分灰浆料在25℃下得到的失效负荷明显好于利用对比例的材料达到的失效负荷，对比例材料在促进剂、稳定剂和过氧化物的含量方面不同于本发明的教导。
Claims (19)
1.用于以化学方式将锚定构件固定于钻孔之中的双组分灰浆料，其具有可固化的树脂组分和与其分开布置以抑制反应的固化剂组分，所述树脂组分含有至少一种可自由基聚合的树脂、填料、促进剂、稳定剂和任选的其它常见的灰浆成分，并且所述固化剂组分含有至少一种过氧化物，其特征在于，所述树脂组分含有8～25重量％的可自由基聚合的树脂、8～25重量％反应性稀释剂、0.1～0.5重量％促进剂和0.003～0.03重量％稳定剂、40～70重量％填料和0.5～5重量％增稠剂，并且所述固化剂组分含有0.1～0.35重量％的过氧化物、3～15重量％水、5～25重量％填料和0.1～3重量％增稠剂，各自相对于所述树脂组分和所述固化剂组分的总重量；并且所述树脂组分与所述固化剂组分的混合比为2:1至7:1。
2.根据权利要求1所述的双组分灰浆料，其特征在于，所述树脂组分含有的可自由基聚合的树脂是不饱和聚酯、乙烯基酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和/或环氧(甲基)丙烯酸酯。
3.根据权利要求1或2所述的双组分灰浆料，其特征在于，所述树脂组分含有的促进剂是至少一种N,N-取代的叔苯胺、N,N-取代的叔甲苯胺和/或其烷氧基化衍生物。
4.根据权利要求3所述的双组分灰浆料，其特征在于，所述树脂组分含有的N,N-取代的苯胺或甲苯胺是N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、N-乙基-N-(羟乙基)苯胺、N,N-二甲基对甲苯胺、N-甲基-N-(羟乙基)对甲苯胺、N,N-二异亚丙基对甲苯胺、二(羟乙基)对甲苯胺、二(羟乙基)间甲苯胺和/或乙氧基化二(羟乙基)对甲苯胺。
5.根据权利要求1或2所述的双组分灰浆料，其特征在于，所述树脂组分含有酚类和/或非酚类稳定剂。
6.根据权利要求5所述的双组分灰浆料，其特征在于，所述树脂组分含有的酚类稳定剂是包含以下物质的组中的至少一种物质：氢醌、2-甲基氢醌、甲氧基苯酚、2,4,6-三甲基苯酚、焦儿茶酚、3-甲氧基焦儿茶酚、3,5-二叔丁基焦儿茶酚、丁基羟基甲苯和这些化合物的衍生物。
7.根据权利要求6所述的双组分灰浆料，其特征在于，所述树脂组分含有的非酚类稳定剂是N-氧基化合物和/或杂环稳定剂。
8.根据权利要求7所述的双组分灰浆料，其特征在于，所述树脂组分含有哌啶基-N-氧基衍生物和/或四氢吡咯-N-氧基衍生物作为N-氧基化合物，和/或吩噻嗪作为杂环稳定剂。
9.根据权利要求8所述的双组分灰浆料，其特征在于，所述树脂组分含有的哌啶基-N-氧基衍生物是4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧基。
10.根据权利要求1或2所述的双组分灰浆料，其特征在于，所述树脂组分含有的反应性稀释剂是至少一种烯属不饱和化合物。
11.根据权利要求10所述的双组分灰浆料，其特征在于，所述树脂组分含有以下物质作为反应性稀释剂：苯乙烯、α-甲基苯乙烯、二乙烯基苯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯、新戊二醇(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸乙酰乙酸基乙酯、烷氧基化双酚A-二(甲基)丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸缩水甘油酯。
12.根据权利要求1或2所述的双组分灰浆料，其特征在于，所述固化剂组分含有的过氧化物是有机过氧化物。
13.根据权利要求12所述的双组分灰浆料，其特征在于，所述固化剂组分含有的有机过氧化物是过氧化二苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化环己酮、过氧化月桂酰、氢过氧化异丙苯和/或过氧化-2-乙基己酸叔丁酯。
14.根据权利要求1或2所述的双组分灰浆料，其特征在于，所述树脂组分和/或所述固化剂组分含有的填料是以合适粒子尺寸分布的石英、砂子、热解法氧化硅、刚玉、白垩、滑石粉、陶瓷、矾土、玻璃、水泥、轻晶石和/或重晶石。
15.根据权利要求1或2所述的双组分灰浆料，其特征在于，所述树脂组分和/或所述固化剂组分含有的增稠剂是热解法氧化硅、层状硅酸盐、丙烯酸酯或者聚氨酯增稠剂、蓖麻油衍生物、诺易堡硅土和/或黄原胶。
16.根据权利要求1或2所述的双组分灰浆料，其特征在于，所述固化剂组分含有0～5重量％的至少一种有机溶剂。
17.根据权利要求16所述的双组分灰浆料，其特征在于，所述固化剂组分含有的有机溶剂是二醇、甘油和/或能够与所述可自由基聚合的树脂共聚的水溶性聚乙二醇衍生物和/或聚丙二醇衍生物。
18.根据权利要求1或2所述的双组分灰浆料，其特征在于，所述树脂组分和所述固化剂组分以抑制反应的方式分开存在于不同的容器中，或者存在于双组分胶囊中。
19.根据权利要求1-18中任一项的双组分灰浆料用于以化学方式将锚定构件固定于钻孔之中的用途。
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