CN105366994B - 一种抗冲磨环氧树脂砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗冲磨环氧树脂砂浆及其制备方法。所述抗冲磨环氧树脂砂浆由以下按重量份计算的成分组成：环氧树脂：100份；活性稀释剂：10~30份；超高分子量聚乙烯纤维：5~15份；石英砂：540~990份；固化剂：25~35份；所述超高分子量聚乙烯纤维的分子量在100万～500万之间。本发明所述抗冲磨环氧树脂砂浆具有优异的抗冲磨性能，抗冲磨强度比不含超高分子量聚乙烯纤维的环氧树脂砂浆提高了15~20倍，克服了环氧树脂砂浆比较脆的缺点，且制备方法简单，生产环保安全。

Description

一种抗冲磨环氧树脂砂浆及其制备方法

技术领域

本发明属于水工建筑材料技术领域，特别涉及一种抗冲磨环氧树脂砂浆及其制备方法。

背景技术

水电站大坝泄水建筑物长期经受高速水流、含沙水流、推移质水流的高强度冲刷和冲磨，以此导致的泄水建筑物的冲磨破坏十分严重，极大的影响了水工建筑物的使用寿命，难以保障水电站的安全运行。使用抗冲磨环氧树脂砂浆提高过流面混凝土的抗冲磨能力是解决这一难题的重要途径。因此，提高环氧树脂砂浆的抗冲磨性能具有非常重要的意义。

中国发明专利200410031153.9提供一种环氧树脂砂浆及其制备方法。该发明首先将适量的稀释剂加入环氧树脂中搅拌均匀，制备过程中可以根据需要适当加热，再将适量的中砂加入进去，并再次充分搅拌均匀，然后进行包装，形成A组分；将固化剂称量后单独包装，形成B组分，施工时按照比例将A组分和B组分混合，形成砂浆。该发明的实施例中未公开相应力学性能和抗冲磨性能的具体数据。

中国发明专利201310256623.0提供了一种抗冲磨环氧树脂砂浆及其制备方法。该发明通过环氧树脂的固化将固体填料固定在三维网络结构中，同时通过醛酮缩合与环氧树脂形成互穿网络结构以及改性柔性固化剂来提高环氧砂浆的韧性，从而提高环氧树脂砂浆的抗冲耐磨性能和耐久性。该发明中制备的环氧砂浆需要使用甲醛、糠醛等原材料，最终固化剂的制备需要完全脱水，能耗高，工艺路线不够环保和简洁。

中国发明专利201310413242.9提供了一种改性环氧砂浆抗冲磨修补材料。该发明以低粘度的改性环氧树脂、低反应热的聚醚胺类固化剂为粘结基料，以橡胶弹性体为增韧体系，以一定级配的高耐磨性骨料为填充骨料，辅以多种助剂，得到了具有高抗压强度、高粘结强度、高抗冲耐磨性、高弹性和韧性、高抗冲击性能的改性环氧砂浆抗冲磨修补材料。该发明中使用的聚醚胺固化剂固化反应速度较慢，环氧树脂固化的初凝时间较长，导致环氧树脂砂浆的强度发展较慢；并且在昼夜温差变化较大的地区容易导致固化速度非常不均匀，造成应力集中，导致砂浆涂层剥落。

超高分子量聚乙烯纤维是分子量在100万～500万的聚乙烯所纺出的纤维，是目前世界上比强度和比模量最高的纤维，主要用于防弹衣、防弹头盔、军用设施和设备的防弹装甲、航空航天等军事领域。较高的断裂吸收能和冲击吸收能使其具有突出的抗冲击性和抗切割性，并且具有耐磨性好，摩擦系数小，抗冲磨性能较高的特点。超高分子量聚乙烯纤维增强型抗冲磨环氧树脂砂浆结合了环氧树脂砂浆的高强度的力学性能和超高分子量聚乙烯纤维的抗冲磨性能，在水工建筑材料技术领域仍处于空白产业，是能够大幅度提高环氧树脂抗冲磨性能的先进技术途径之一。

发明内容

针对现有技术中抗冲磨环氧树脂砂浆韧性不足及生产工艺路线不够环保和简洁的缺点，本发明提供了一种构思不同的技术方案，提供一种超高分子量聚乙烯纤维增强型的抗冲磨环氧树脂砂浆。本发明通过环氧树脂的固化将超高分子量聚乙烯纤维固定在三维网络结构中，不仅保留了环氧树脂本身优异的力学性能，而且大大提高了环氧树脂砂浆的韧性和抗冲磨性能。

本发明的另一目的在于提供一种抗冲磨环氧树脂砂浆的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种抗冲磨环氧树脂砂浆，由以下按重量份计算的成分组成：

所述超高分子量聚乙烯纤维的分子量在100万～500万之间。

为了克服冬季施工的粘度较大，需要加热的缺点，所述环氧树脂选自粘度较低的双酚A型环氧树脂E-51，从南亚昆山树脂生产厂购得。

为了进一步增强稀释效果，同时提高产品的施工性能，所述活性稀释剂选自正丁基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、C12～14烷基缩水甘油醚中的至少一种。

为了大幅度提升环氧树脂砂浆的抗冲磨性能，所述超高分子量聚乙烯纤维选自分线密度为1.21dtex，长度为1-6mm规格中的至少一种，从中国石化仪征化纤股份有限公司购得。

为了进一步提高环氧树脂砂浆的抗冲磨性能，所述的石英砂为级配石英砂，所述各级配石英砂所占质量百分比为：

10～50目：5～10％，

50～100目：10～40％，

100～200目：20～60％，

大于200目：7.5～30％。

为了提高环氧树脂砂浆的强度，同时保证产品的施工性能，所述的固化剂选自粘度较低，具有一定韧性和耐化学腐蚀性的二乙烯三胺与丁基缩水甘油醚的加成物，是已知物质，可以从长沙市化工研究所购得，牌号为593。

本发明所述的一种抗冲磨环氧树脂砂浆的制备方法，包括如下步骤：

(1)将环氧树脂、活性稀释剂、超高分子量聚乙烯纤维和石英砂搅拌均匀，然后进行包装得组分A；

(2)将固化剂称量后单独包装，形成组分B；

(3)在施工的时候，将组分A和组分B混合均匀，得所述抗冲磨环氧树脂砂浆。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点和效果：

(1)本发明提供一种构思不同的技术方案制备的抗冲磨环氧树脂砂浆具有优异的抗冲磨性能，抗冲磨强度＞27h/(kg/m2)，比不含超高分子量聚乙烯纤维的环氧树脂砂浆提高了15～20倍；

(2)本发明所述的抗冲磨环氧树脂砂浆具有超高的韧性，折压比＞0.5，克服了环氧树脂砂浆比较脆的缺点；

(3)本发明所述的抗冲磨环氧树脂砂浆制备方法简单，生产环保安全。

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。

超高分子量聚乙烯纤维增强型抗冲磨环氧树脂砂浆的性能测试按照DL/T5193-2004《氧树脂砂浆技术规程》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％。

各实施例中所述抗冲磨环氧树脂砂浆的制备方法，包括如下步骤：

(1)将环氧树脂、活性稀释剂、超高分子量聚乙烯纤维和石英砂搅拌均匀，然后进行包装得组分A；

(2)将固化剂称量后单独包装，形成组分B；

(3)在施工的时候，将组分A和组分B混合均匀，得超高分子量聚乙烯纤维增强型抗冲磨环氧树脂砂浆。

各实施例和对比例的配方比例与性能数据如表1和表2所示。

表1各实施例及对比例的原材料配方

表2各实施例及对比例制得的环氧树脂砂浆性能结果

注：[1]材料的韧性可以使用折压比来进行比较，折压比＝抗折强度/抗压强度，折压比越大，材料韧性越好。

其中对比例1～3给出了在分别没有超高分子量聚乙烯纤维的条件下抗冲磨环氧树脂砂浆的配方，与实施例1～3对比发现，超高分子量聚乙烯纤维增强型抗冲磨环氧树脂砂浆折压比大幅度提高，韧性很高，同时28天抗冲磨强度提升了15～20倍。从实施例1～8可以看出，7天抗压强度基本达到了28天的抗压强度的95％以上，表明该环氧树脂砂浆的强度发展较快，缩短了养护时间。发明人认为，超高分子量聚乙烯纤维能够大幅度提升环氧树脂砂浆韧性和抗冲磨强度的原因是环氧树脂的固化把超高分子量聚乙烯纤维固定在三维网络结构中，不仅保留了环氧树脂本身优异的力学性能，而且把超高分子量聚乙烯纤维优异的抗冲击和抗冲磨性能引入进去，大大提高了环氧树脂砂浆的韧性和抗冲磨性能。

Claims (7)

1.一种抗冲磨环氧树脂砂浆，其特征在于，由以下按重量份计算的成分组成：

所述超高分子量聚乙烯纤维的分子量在100万～500万之间。

2.根据权利要求1所述的一种抗冲磨环氧树脂砂浆，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-51，从南亚昆山树脂生产厂购得。

3.根据权利要求1所述的一种抗冲磨环氧树脂砂浆，其特征在于，所述活性稀释剂选自正丁基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、C12～14烷基缩水甘油醚中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种抗冲磨环氧树脂砂浆，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯纤维选自线密度为1.21dtex且长度为1-6mm规格中的至少一种，从中国石化仪征化纤股份有限公司购得。

5.根据权利要求1所述的一种抗冲磨环氧树脂砂浆，其特征在于，所述的石英砂为级配石英砂，所述各级配石英砂所占质量百分比为：

6.根据权利要求1所述的一种抗冲磨环氧树脂砂浆，其特征在于，所述固化剂选自牌号为593的固化剂，从长沙市化工研究所购得。

7.权利要求1至6任一项所述的一种抗冲磨环氧树脂砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将环氧树脂、活性稀释剂、超高分子量聚乙烯纤维和石英砂搅拌均匀，然后进行包装得组分A；

(2)将固化剂称量后单独包装，形成组分B；

(3)在施工的时候，将组分A和组分B混合均匀，得所述抗冲磨环氧树脂砂浆。