CN105419241A - 一种透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料，包括甲组份和乙组份，所述甲组份与所述乙组份的重量比为100：(0.5～100)；所述甲组份包括以下重量配比的各组份：环氧树脂20～85份，活性稀释剂25～80份，界面改性剂0.5～5份；所述乙组份包括以下重量配比的各组份：胺类固化剂10～95份，抗水分散剂0～40份，促进剂0～20份。本发明还公开了透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料的制备方法与应用。本发明的注浆材料强度较高，堵水防渗漏的效果好，环氧注浆材料的抗水性能和综合力学性能好、低毒，制备方法简单，应用范围广。

Description

一种透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于环氧注浆加固防水材料领域，具体涉及一种透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料及其制备方法与应用。
背景技术
环氧树脂由于力学性能优异、固化收缩率小、耐腐蚀性能优良、粘接力强等优点而在防渗补强中得到广泛应用,但在长期的试验和施工中发现，大多数环氧浆液的固结补强、粘接、防腐等性能比较适用于干燥或无水的工作面操作，在有明水的基面上特别是水下则难以操作应用。对于大坝、桥梁、公路等大型工程的基础加固，由于地质条件千差万别，对有水作业面，注浆材料应具有较好的抗水性和较好的渗透性和附着力，否则浆液会被水溶散而达不到固结补强的效果。然而,如何提高浆液的抗水性能,又能保持其固结体的力学性能是目前环氧注浆材料应用中的一个难题。中国发明专利87105255.5公开了一种高渗透性呋喃-环氧化学灌浆材料，具有很好的渗透性和很高的强力优点，但在水下或有水基层面则难以施工操作。中国发明专利201010597831.3报道了一种环保柔韧性环氧树脂灌浆材料，由于利用了活性稀释剂代替糠醛丙酮体系，力学性能依然保持较高，但其初始粘度大，又无抗水功能，遇水则分散，水下依然难以施工操作，实用性受到限制，水下作业难以实施。
发明内容
本发明的目的是针对现有材料和应用技术的不足，提供一种透明环保水下可固结的无溶剂环氧注浆材料及其制备方法与应用。
本发明的技术方案是这样实现的：一种透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料包括甲组份和乙组份，所述甲组份与所述乙组份的重量比为100：(0.5～100)；所述甲组份包括以下重量配比的各组份：环氧树脂20～85份，活性稀释剂25～80份，界面改性剂0.5～5份；所述乙组份包括以下重量配比的各组份：胺类固化剂10～95份，抗水分散剂0～40份，促进剂0～20份。
进一步，所述环氧树脂为双酚A型或双酚F型环氧树脂，型号为E-51、F51或E-44、F-44；所述活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷异辛醚、碳十二至十四烷基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、三羟甲基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、中的一种或多种；所述界面改性剂为稀土偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种或多种。其中，双酚A型环氧树脂包括E-51型环氧树脂和F51型环氧树脂，双酚F型环氧树脂包括E-44型环氧树脂和F-44型环氧树脂。
进一步，所述胺类固化剂为脂环胺、腰果酚改性胺、聚硫醇改性胺、芳胺、脂肪胺中的一种或多种。
进一步，所述抗水分散剂包括A组分和多胺类化合物，所述A组分为酚类、醛类、酮类中的一种或多种。
优选的，所述A组分与所述多胺类化合物的质量比为2:1。
进一步，所述酚类为二甲酚、苯酚、二苯酚、甲基苯酚以及烷基酚中的一种或多种；所述醛类为多聚甲醛、多聚乙醛以及苯甲醛中的一种或多种；所述酮类为甲基异丙基酮和/或甲基异丁基酮；所述多胺类化合物为聚酰胺齐聚物、聚乙烯胺齐聚物、四乙烯五胺、己二胺、间苯二胺、3-二甲氨基丙胺、3-二乙氨基丙胺或3-二丁胺基丙胺中的一种或多种。
进一步，所述促进剂为N,N-二甲基苯胺、N,N-二甲对甲基苯胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚三油酸盐、苄基二甲胺、邻羟基苄基二甲胺、取代脲、乙酰苯肼中的一种或多种。
一种所述的透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料的制备方法包括以下步骤：在常温下按重量配比将环氧树脂、活性稀释剂和界面改性剂混合均匀得到甲组份；按重量配比将胺类固化剂、抗水分散剂、促进剂混合均匀得到乙组份，将甲组份和乙组份按重量比100：(0.5～100)混合均匀得到透明环保无溶剂环氧注浆材料。
优选的，所述抗水分散剂的制备方法包括以下步骤：在酚类、醛类、酮类的一种或多种混合物中加入金属氯化物,在搅拌条件下缓慢加入多胺类化合物，逐渐升温,在40～160℃反应0.5～2小时，无蒸馏水流出后再缓慢降温到40～60℃,继续搅拌并恒温反应1小时后冷却到室温过滤，得到抗水分散剂。
所述的透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料在填补混凝土裂缝、修补岩石缺陷，道路、桥梁、港口、码头的水上水下基础加固以及地铁、高铁、隧道的堵水防水防渗漏和文物保护中的应用。
本发明的有益效果为：
本发明的水下固结无溶剂环氧注浆材料，包括甲组份和乙组份，其中甲组份包括环氧树脂、活性稀释剂和界面改性剂，乙组份包括胺类固化剂、抗水分散剂，促进剂。活性稀释剂在多胺类化合物的作用下形成齐聚物，并进一步与环氧树脂形成互穿网络结构，在抗水分散剂的作用下提高了抗水性能，不易被水溶散。胺类固化剂、促进剂的优选优配又使浆液能在水下保持较好的稳定性，既能保特注浆材料具有优异的力学性能，又能根据工程需要调控浆液的渗透性能和可操作时间，因此可以满足不同工程特别是明水地带和水下工程的操作需求。
(1)本发明通过抗水分散剂的加入，使浆液在水中的稳定性好，不易被水溶散，而且该浆材料在水下固化速度快，后期力学性能快速增加，从而可以保持注浆材料较高强度，堵水防渗漏的效果好。
(2)本发明加入的多胺类化合物使得活性稀释剂在后期形成分子量更大的树脂并与环氧树脂形成互穿网络，增加了注浆体的韧性，提高了环氧注浆材料的抗水性能和综合力学性能。
(3)本发明所提供的主要原材料为无色无嗅透明低毒，对环境友好，操作危险性低，极其适合在通风不良的环境中使用以及文物修补的应用。
(4)本发明加入的活性稀释剂可使环氧注浆材料初始粘度可调节，在各种岩石、土壤和混凝土界面上铺展性好，渗透性以及可操作时间调节幅度大,固结体的力学强度高，可用于混凝土裂缝、修补岩石缺陷，道路、桥梁、港口、码头水下基面等大型工程的基础加固,地铁、高铁、隧道的堵水防水防渗漏，水库大坝基础水上水下防渗帷幕的补强加固以及文物保护等应用。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面通过以下实施例对本发明作进一步具体的阐述，但不可理解为对本发明的限定，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。
实施例1
将80份环氧树脂E-51和18份活性稀释剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚及2份界面改性剂硅烷偶联剂KH-570混合得甲组份；将64份胺类固化剂聚硫醇胺R-2020和20份抗水分散剂及16份促进剂2,4,6三(二甲胺基甲基)苯酚三油酸盐搅拌混合得乙组份；将甲组份和乙组份按照重量比100：100混合均匀得到环氧注浆材料。
实施例2
将75份的环氧树脂F-44和23份活性稀释剂1,6-己二醇二缩水甘油醚及2份界面改性剂硅烷偶联剂KH-550搅拌混合得甲组份；将40份胺类固化剂脂环胺R-2022和15份抗水分散剂及5份促进剂苄基二甲胺搅拌混合得乙组份；将甲组份和乙组份按照重量比100：60混合均匀得到环氧注浆材料。
实施例3
将70份环氧树脂E-44和26份活性稀释剂碳十二至十四烷基缩水甘油醚及4份界面改性剂铝酸酯偶联剂搅拌混合均匀得甲组份；将35份胺类固化剂脂环胺-593和10份抗水分散剂及5份促进剂2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚搅拌混合均匀得乙组份；将甲组份和乙组份按照重量比100：50混合均匀得到环氧注浆材料。
实施例4
将60份环氧树脂E-51和37份活性稀释剂丁基缩水甘油醚及3份界面改性剂稀土偶联剂搅拌混合得甲组份；将20份胺类固化剂聚硫醇改性胺R-2010和15份抗水分散剂及15份促进剂DMP-30搅拌混合得乙组份；将甲组份和乙组份按照重量比100：50混合均匀得到环氧注浆材料。
实施例5
将50份环氧树脂F-51和46份活性稀释剂环氧丙烷异辛醚及4份界面改性剂钛酸酯偶联剂搅拌混合得甲组份；将8胺类固化剂3-二丁胺基丙胺和2份抗水分散剂及2份促进剂邻羟基苄基二甲胺搅拌混合得乙组份；将甲组份和乙组份按照重量比100：12混合均匀得到环氧注浆材料。
实施例6
将40份环氧树脂E-44和57份活性稀释剂三羟甲基三缩水甘油醚及3份界面改性剂锆酸酯偶联剂搅拌混合得甲组份；将6份胺类固化剂脂环胺环氧H-2301和2份抗水分散剂及2份促进剂取代脲搅拌混合得乙组份；将甲组份和乙组份按照重量比100：10混合均匀得到环氧注浆材料。
将实施例1～6配制的透明环保水下固结无溶剂环氧注浆材料制成试样并依据建材行业测试标准JC/T1041-2007进行性能测试(测28天的力学性能)，并与中化-798灌浆材料进行比较，结果如表1所示。
表1实施例配制的透明环保水下固结无溶剂环氧注浆材料力学性能测试结果：
由表1可看出，与传统注浆材料相比，本发明含有抗水分散剂的透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料初始粘度较高、在水中稳定性好、固结速度较快、操作时间可调节，注浆体力学强度较高，后期力学强度增加快，适应水上水下工作面施工操作和应用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料，其特征在于包括甲组份和乙组份，所述甲组份与所述乙组份的重量比为100：(0.5～100)；所述甲组份包括以下重量配比的各组份：环氧树脂20～85份，活性稀释剂25～80份，界面改性剂0.5～5份；所述乙组份包括以下重量配比的各组份：胺类固化剂10～95份，抗水分散剂0～40份，促进剂0～20份。
2.根据权利要求1所述的透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型或双酚F型环氧树脂；所述活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷异辛醚、碳十二至十四烷基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、三羟甲基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或多种；
所述界面改性剂为稀土偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料，其特征在于：所述胺类固化剂为脂环胺、腰果酚改性胺、聚硫醇改性胺、芳胺、脂肪胺中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料，其特征在于：所述抗水分散剂包括A组分和多胺类化合物，所述A组分为酚类、醛类、酮类中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料，其特征在于：所述A组分与所述多胺类化合物的质量比为2:1。
6.根据权利要求4所述的透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料，其特征在于：所述酚类为二甲酚、苯酚、二苯酚、甲基苯酚以及烷基酚中的一种或多种；所述醛类为多聚甲醛、多聚乙醛以及苯甲醛中的一种或多种；所述酮类为甲基异丙基酮和/或甲基异丁基酮；所述多胺类化合物为聚酰胺齐聚物、聚乙烯胺齐聚物、四乙烯五胺、己二胺、间苯二胺、3-二甲氨基丙胺、3-二乙氨基丙胺或3-二丁胺基丙胺中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料，其特征在于：所述促进剂为N,N-二甲基苯胺、N,N-二甲对甲基苯胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚三油酸盐、苄基二甲胺、邻羟基苄基二甲胺、取代脲、乙酰苯肼中的一种或多种。
8.一种如权利要求1～7任一所述的透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：在常温下按重量配比将环氧树脂、活性稀释剂和界面改性剂混合均匀得到甲组份；按重量配比将胺类固化剂、抗水分散剂、促进剂混合均匀得到乙组份，将甲组份和乙组份按重量比100：(0.5～100)混合均匀得到透明环保无溶剂环氧注浆材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述抗水分散剂的制备方法包括以下步骤：在酚类、醛类、酮类的一种或多种混合物中加入金属氯化物,在搅拌条件下缓慢加入多胺类化合物，逐渐升温,在40～160℃反应0.5～2小时，无蒸馏水流出后再缓慢降温到40～60℃,继续搅拌并恒温反应1小时后冷却到室温过滤，得到抗水分散剂。
10.如权利要求1-7任一所述的透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料在填补混凝土裂缝、修补岩石缺陷，道路、桥梁、港口、码头的水上水下基础加固以及地铁、高铁、隧道的堵水防水防渗漏和文物保护中的应用。
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