CN105482754B - 一种化学锚栓用胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化学锚栓用胶粘剂及其制备方法。具体而言，该胶粘剂包括重量比为5:1的甲、乙两种组分，其中以重量份计，甲组分包括15~35份氢化双酚A环氧树脂、10~30份TDE‑85环氧树脂、15~35份环氧乙烯基树脂、2~4份交联剂、2~3份引发剂、0.05~0.1份稳定剂、30~50份填料、0.5~2份触变剂和0.05~0.1份流变助剂，乙组分包括15~30份水下固化剂、8~17份甲基戊二胺、0.5~1份促进剂、1~2份偶联剂、45~50份填料、0.5~2份触变剂和0.05~0.1份流变助剂。该胶粘剂的耐候性佳，耐老化性好，适于干、湿界面和顶面施工，具有积极的现实意义。

Description

一种化学锚栓用胶粘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑后锚固技术领域，具体涉及一种化学锚栓用胶粘剂及其制备方法。

背景技术

近年来，化学螺栓锚固技术在建筑翻新、结构加固、现有建筑改扩建等方面得到大量应用，例如幕墙龙骨固定、钢结构固定、道路隔音屏固定和地铁隧道设备固定等。作为一种新型、简便且有效的后固定方法，化学螺栓锚固技术通过运用高强度的化学粘合剂，使钢筋、螺杆等与混凝土产生高强握裹力和粘接力，从而达到预期的固定效果。

目前，市场上流通的化学锚栓胶须遵循GB 50367-2013《混凝土结构加固设计规范》中4.4.5项记载的锚固型快固结构胶安全性能鉴定标准。由于该标准最近两年才得以实施，再加之激烈的市场竞争等因素，使得化学锚栓胶的质量参差不齐。虽然其中的部分产品能够通过GB 50367-2013的检测，但由于这些化学锚栓胶中含有活泼的不饱和键（如环氧中的苯环、乙烯基树脂中的碳-碳双键等），因此在光、热、水、动荷载等环境因素的长期影响下，耐候性不佳，一些强度指标大大下降，达不到结构粘接的要求，导致化学锚栓在一些混凝土结构中发生松动、脱落、剥离的现象。在实际施工中，有些混凝土的内部潮湿（地铁隧道内），这就要求化学锚栓能在潮湿面施工。市场上化学锚栓的包装形式大多是玻璃管式，通过将玻璃管外包装打碎来充当胶粘剂的细骨料，但当玻璃管在顶面施工时较困难、易掉落，施工效率低。

能够同时解决耐候性以及在潮湿面或顶面施工等问题的化学锚栓用胶粘剂在中国发明专利中罕有公开。CN 103321352 A公开了一种基于丙烯酸环氧树脂的化学锚栓胶管的制备方法及其产品，包括以下步骤：1）将过氧化物固化剂装填入玻璃管中，高温熔融法密封玻璃管；2）将密封玻璃管装入外层玻璃管中作为独立的内芯玻璃管；3）在外层玻璃管与内芯玻璃管的间隙装入石英砂、丙烯酸环氧树脂及促进剂的混合物，高温熔融法密封外层玻璃管即得到成品化学锚栓胶管。首先，该发明中所使用的树脂为丙烯酸环氧树脂，此类树脂不易大量使用，因为环氧树脂结构中含有苯环，具有一定的不饱和结构，并且丙烯酸中的碳-碳双键不能彻底反应，经过固化的丙烯酸环氧树脂在光、热、水、动荷载等环境因素的长期影响下，耐候性不佳，一些强度指标大大下降。化学锚栓胶作为一类结构用胶，耐老化性能好是一个很重要的指标，该发明中却未有相关描述。其次，该发明公开了一种玻璃管式的包装方法，但未考虑在顶面施工时所存在的问题。最后，该发明中也未记载在干、湿基材上使用时的性能指标。

鉴于此，开发一种耐候性佳，耐老化性好，适于干、湿界面和顶面施工的化学锚栓用胶粘剂具有积极的现实意义。

发明内容

针对上述情况，本发明旨在提供一种具有良好的耐候性、耐老化性和湿润界面粘接能力的化学锚栓用胶粘剂及其制备方法。

本发明的设计原理如下：

（1）复合使用环氧树脂和乙烯基树脂作为主体树脂，环氧树脂具有高粘接强度，乙烯基树脂具有快速固化的作用；

（2）通过大量使用TDE-85环氧树脂和氢化双酚A型环氧树脂来降低环氧体系中的不饱和度，进而提高环氧体系的耐候型、耐老化性；

（3）通过使用水下固化剂和甲基戊二胺固化环氧树脂来提高体系在干、湿界面的粘接强度；

（4）使用过氧化苯甲酸叔丁酯作为引发剂，过氧化苯甲酸叔丁酯属于中温引发剂，一般引发温度在60℃，在室温下能够稳定存在于不含促进剂的甲组分中，不发生自聚反应；

（5）复合使用甲基戊二胺和促进剂（环烷酸铜），促进引发剂（过氧化苯甲酸叔丁酯）产生自由基，进而引发乙烯基树脂快速固化，由于过氧化苯甲酸叔丁酯属于中温引发剂，一般引发温度在60℃，通过加入甲基戊二胺能够降低其引发温度，使其在室温条件下就能引发；

（6）使用交联剂的作用是将两类主体反应树脂联成网状，形成互相贯穿的聚合网状物，交联剂既能够与胺反应，又能够进行自由基聚合，进而提高体系的强度和韧性；

（7）使用稳定剂（又称为储存抑制剂，通常存在于可固化树脂组合物中）以防止过早的凝胶化，即以确保保存期限，除了对储存稳定性的作用以外，稳定剂还可以用于调节加入固化剂时固化的凝胶时间；

（8）选用偶联剂（3-氨丙基三乙氧基硅烷）来提高粘接强度，偶联剂是分子两端含有性质不同的功能性化合物，其一端能与无机物表面反应，另一端则与有机物分子反应，以化学键的形式将两种性质大不相同的材料牢固地结合在一起，偶联剂在两种不同物质之间起着桥梁作用，从而改善了表面性质，增加了界面的粘附性，提高了化学锚栓胶的粘接强度；

（9）复合使用流变助剂（多羟基羧酸酰胺）与触变剂（气相白炭黑），调节体系到达合适的触变指数，所生产的化学锚栓胶具有良好的施工性能，不流挂，快速搅拌后胶体粘度变小，易施工；过一段时间，胶体因为搅拌剪切力的消失，体系粘度变大，触变性变好，不流挂，这是气相白炭黑和多羟基羧酸酰胺与环氧树脂共同作用的效果。

具体而言，本发明提供了一种化学锚栓用胶粘剂，其包括甲、乙两种组分，并且甲组分与乙组分的重量比为5:1；其中：

以重量份计，所述甲组分包括如下成分：

氢化双酚A环氧树脂 15~35份；

TDE-85环氧树脂 10~30份；

环氧乙烯基树脂 15~35份；

交联剂 2~4份；

引发剂 2~3份；

稳定剂 0.05~0.1份；

填料 30~50份；

触变剂 0.5~2份；

流变助剂 0.05~0.1份；

以重量份计，所述乙组分包括如下成分：

水下固化剂 15~30份；

甲基戊二胺 8~17份；

促进剂 0.5~1份；

偶联剂 1~2份；

填料 45~50份；

触变剂 0.5~2份；

流变助剂 0.05~0.1份。

优选的，在上述胶粘剂中，所述甲组分和乙组分中的填料独立地选自水泥、滑石粉、高岭土、石英砂中的任意一种或其任意比例的混合物。

优选的，在上述胶粘剂中，所述甲组分和乙组分中的触变剂为气相白炭黑，优选德固赛A200型气相白炭黑或瓦克N20型气相白炭黑。

优选的，在上述胶粘剂中，所述甲组分和乙组分中的流变助剂为多羟基羧酸酰胺，优选BYK-R605型流变助剂或BYK-R606型流变助剂。

优选的，在上述胶粘剂中，所述甲组分中的氢化双酚A环氧树脂（又称为氢化双酚A二缩水甘油醚）在25℃时的粘度为2500~4000mPa.s。

优选的，在上述胶粘剂中，所述甲组分中的TDE-85环氧树脂（又称为4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯）在25℃时的粘度为1500~2000mPa.s。

优选的，在上述胶粘剂中，所述甲组分中的环氧乙烯基树脂选自丙烯酸环氧树脂、甲基丙烯酸环氧树脂中的任意一种或其任意比例的混合物。

优选的，在上述胶粘剂中，所述甲组分中的交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯。

优选的，在上述胶粘剂中，所述甲组分中的引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯。

优选的，在上述胶粘剂中，所述甲组分中的稳定剂选自4-叔丁基焦儿茶酚、4-甲基焦儿茶酚中的任意一种或其任意比例的混合物。

优选的，在上述胶粘剂中，所述乙组分中的水下固化剂为亲水型改性脂环胺固化剂，优选美国空气化工A-MCA型固化剂或I-965型固化剂。

优选的，在上述胶粘剂中，所述乙组分中的甲基戊二胺为2-甲基戊二胺。

优选的，在上述胶粘剂中，所述乙组分中的促进剂为环烷酸铜。

优选的，在上述胶粘剂中，所述乙组分中的偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷，优选KH-550型硅烷偶联剂。

上述化学锚栓用胶粘剂可以通过包括如下步骤的制备方法制备：

（1）甲组分的制备：

按照配方中的重量份，称取组成甲组分的各种成分，先将氢化双酚A环氧树脂、TDE-85环氧树脂、环氧乙烯基树脂、交联剂、引发剂和稳定剂加入到捏合机中，搅拌均匀，然后加入填料，搅拌均匀，使体系成糊状，最后分批加入触变剂，搅拌3~4小时后出料，封入包装，即得化学锚栓用胶粘剂的甲组分；

（2）乙组分的制备：

按照配方中的重量份，称取组成乙组分的各种成分，先将水下固化剂、甲基戊二胺、促进剂、偶联剂和流变助剂加入到捏合机中，搅拌均匀，然后加入填料，搅拌均匀，使体系成糊状，最后分批加入触变剂，搅拌3~4小时后出料，封入包装，即得化学锚栓用胶粘剂的乙组分；

（3）化学锚栓用胶粘剂的制备：

在使用时，分别将包装内的甲组分和乙组分取出，并按照甲组分:乙组分=5:1的重量比将甲组分与乙组分混合均匀，即得化学锚栓用胶粘剂。

优选的，在上述制备方法中，所述包装为玻璃管包装或塑料软包装。

与现有技术相比，采用上述技术方案的本发明具有下列优点：

（1）本发明的化学锚栓用胶粘剂的强度指标符合GB 50367-2013《混凝土结构加固设计规范》中4.4.5项记载的锚固型快固结构胶安全性能鉴定标准；

（2）通过使用水下固化剂和水泥、高岭土等吸水填料，提高了化学锚栓用胶粘剂在湿界面上的粘接强度，研制的化学锚栓可用于干、湿混凝土中的固定；

（3）由于环氧树脂的大量使用，并且所使用的树脂优选具有饱和键的环氧树脂，使得本发明的化学锚栓用胶粘剂具有较佳的耐候性和耐老化性，使用本发明的化学锚栓用胶粘剂可以提高使用寿命和安全性能，具有良好的实用价值；

（4）本发明的化学锚栓用胶粘剂的制备工艺简便，包装适从性强（不仅可以采用普通的玻璃管包装，更适用于新一代的塑料软包装），生产可在常压条件下进行，无三废排放。

具体实施方式

下面将结合具体的实施例对本发明做出进一步的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而并非以此来限制本发明的保护范围。

实施例1：

一种化学锚栓用胶粘剂，其包括甲组分和乙组分，两种组分分别包括如下成分（以克计）：

上述化学锚栓用胶粘剂的制备方法如下：

（1）甲组分的制备：

按照上表中记载的重量称取组成甲组分的原料，先将15g氢化双酚A环氧树脂、30gTDE-85环氧树脂、35g丙烯酸环氧树脂、2g甲基丙烯酸缩水甘油酯、2g过氧化苯甲酸叔丁酯、0.05g 4-叔丁基焦儿茶酚和0.05g BYK-R605型流变助剂加入到捏合机中，搅拌均匀，再加入30g水泥，搅拌均匀，使体系成糊状，最后分批加入0.5g德固赛A200型气相白炭黑，搅拌3~4h后出料，玻璃管包装，即得甲组分成品；

（2）乙组分的制备：

按照上表中记载的重量称取组成乙组分的原料，先将20g美国空气化工A-MCA型固化剂、8g 2-甲基戊二胺、0.5g环烷酸铜、1g KH-550型硅烷偶联剂和0.05g BYK-R605型流变助剂加入到捏合机中，搅拌均匀，再加入50g水泥，搅拌均匀，使体系成糊状，最后分批加入0.5g德固赛A200型气相白炭黑，搅拌3~4h后出料，玻璃管包装，即得乙组分成品；

（3）胶粘剂的制备：

在使用时，分别将包装内的甲组分和乙组分取出，并按照甲组分:乙组分=5:1的重量比将甲组分与乙组分混合均匀，即得化学锚栓用胶粘剂。

由于甲组分中乙烯基树脂的使用，加快了体系在室温下的反应速度，在23℃时的固化时间为30min。同时，甲基丙烯酸缩水甘油酯的使用将环氧树脂和乙烯基树脂连接在一起，形成互联网状结构，对环氧树脂起到一定的增韧效果，使其受力时易形变，能够吸收冲击能量，提高产品的抗疲劳性能。23℃环境下养护，其7d抗压强度为71.2MPa；约束拉拔条件下7d带肋钢筋与混凝土粘结抗剪强度如下所示（埋深150mm）：干混凝土为17.1MPa，湿混凝土为12.4MPa；经90d湿热老化后的钢套筒粘结抗剪强度降低率为10.2%；经低周反复拉力作用后的试件粘结抗剪强度降低率为9.6%。

实施例2：

一种化学锚栓用胶粘剂，其包括甲组分和乙组分，两种组分分别包括如下成分（以克计）：

上述化学锚栓用胶粘剂的制备方法如下：

（1）甲组分的制备：

按上表中记载的重量称取组成甲组分的原料，先将25g份氢化双酚A环氧树脂、25gTDE-85环氧树脂、20g甲基丙烯酸环氧树脂、3g甲基丙烯酸缩水甘油酯、2.5g过氧化苯甲酸叔丁酯、0.06g 4-甲基焦儿茶酚和0.07g BYK-R606型流变助剂加入到捏合机中，搅拌均匀，再加入40g滑石粉，搅拌均匀，使体系成糊状，最后分批加入0.6g瓦克N20型气相白炭黑，搅拌3~4h后出料，塑料软包装，即得甲组分成品；

（2）乙组分的制备：

按上表中记载的重量称取组成乙组分的原料，先将15g美国空气化工A-MCA型固化剂、10g 2-甲基戊二胺、0.8g环烷酸铜、2g KH-550型硅烷偶联剂和0.1g BYK-R606型流变助剂加入到捏合机中，搅拌均匀，再加入45g滑石粉，搅拌均匀，使体系成糊状，最后分批加入2g瓦克N20型气相白炭黑，搅拌3~4h后出料，塑料软包装，即得乙组分成品；

（3）胶粘剂的制备：

在使用时，分别将包装内的甲组分和乙组分取出，并按照甲组分:乙组分=5:1的重量比将甲组分与乙组分混合均匀，即得化学锚栓用胶粘剂。

由于甲组分中减少了乙烯基树脂的用量，因此提高了体系的耐候性。同时，增加了引发剂和促进剂的用量，提高了体系的反应速度。在23℃时的固化时间为15min。通过使用TDE-85环氧树脂和氢化双酚A型环氧树脂，降低了环氧体系中的不饱和度，提高了环氧体系的耐候性、耐老化性。氢化双酚A型环氧树脂分子结构完全类似于双酚A型环氧树脂，性能相近，由于苯环转变成为饱和的六元环，克服了双键可能断裂的缺陷，表现出良好的耐候性、耐老化性。同时，TDE-85环氧树脂（4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯）也不含苯环结构，不存在双键发生断裂的可能。23℃环境下养护，其7d抗压强度为68.3MPa；约束拉拔条件下7d带肋钢筋与混凝土粘结抗剪强度如下所示（埋深150mm）：干混凝土为16.7MPa，湿混凝土为11.9MPa；经90d湿热老化后的钢套筒粘结抗剪强度降低率为8.7%；经低周反复拉力作用后的试件粘结抗剪强度降低率为9.3%。

实施例3：

一种化学锚栓用胶粘剂，其包括甲组分和乙组分，两种组分分别包括如下成分（以克计）：

上述化学锚栓用胶粘剂的制备方法如下：

（1）甲组分的制备：

按上表中记载的重量称取组成甲组分的原料，先将35g氢化双酚A环氧树脂、10gTDE-85环氧树脂、15g丙烯酸环氧树脂/甲基丙烯酸环氧树脂混合物、4g甲基丙烯酸缩水甘油酯、3g过氧化苯甲酸叔丁酯、0.1g 4-叔丁基焦儿茶酚/4-甲基焦儿茶酚混合物和0.1gBYK-R605型流变助剂加入到捏合机中，搅拌均匀，再加入50g高岭土/石英砂混合物搅拌均匀，使体系成糊状，最后分批加入2g德固赛A200型气相白炭黑，搅拌3~4h后出料，玻璃管包装，即得甲组分成品；

（2）乙组分的制备：

按上表中记载的重量称取组成乙组分的原料，将30g美国空气化工I-965型固化剂、17g 2-甲基戊二胺、1g环烷酸铜、1.5g KH-550型硅烷偶联剂和0.05g BYK-R606型流变助剂加入到捏合机中，搅拌均匀，再加入50g高岭土/石英砂混合物，搅拌均匀，使体系成糊状，最后分批加入0.5g瓦克N20型气相白炭黑，搅拌3~4h后出料，包装，即得乙组分成品；

（3）胶粘剂的制备：

在使用时，分别将包装内的甲组分和乙组分取出，并按照甲组分:乙组分=5:1的重量比将甲组分与乙组分混合均匀，即得化学锚栓用胶粘剂。

由于甲组分中进一步减少了乙烯基树脂的用量，因此进一步提高了体系的耐候性、耐老化性。同时，增加了引发剂、促进剂和甲基戊二胺的用量，提高了体系的反应速度。在23℃时的固化时间为5min。乙组分中增加了水下固化剂的用量，提高了体系在湿混凝土中的抗剪粘结强度，其7d抗压强度为70.1MPa；约束拉拔条件下7d带肋钢筋与混凝土粘结抗剪强度如下所示（埋深150mm）：干混凝土为17.2MPa，湿混凝土为15.3MPa；经90d湿热老化后的钢套筒粘结抗剪强度降低率为7.9%；经低周反复拉力作用后的试件粘结抗剪强度降低率为9.0%。

综上所述，本发明的化学锚栓用胶粘剂的各项强度指标均符合GB 50367-2013《混凝土结构加固设计规范》中4.4.5项记载的锚固型快固结构胶安全性能鉴定标准，适用于在干、湿混凝土中进行固定工作，并且具有较佳的耐候性和耐老化性，使用本发明的化学锚栓用胶粘剂可以提高使用寿命和安全性能，具有良好的实用价值。

Claims (6)

1.一种化学锚栓用胶粘剂，其包括甲、乙两种组分，并且甲组分与乙组分的重量比为5:1；其中：

以重量份计，所述甲组分包括如下成分：

氢化双酚A环氧树脂 15~35份；

TDE-85环氧树脂 10~30份；

环氧乙烯基树脂 15~35份；

交联剂 2~4份；

引发剂 2~3份；

稳定剂 0.05~0.1份；

填料 30~50份；

触变剂 0.5~2份；

流变助剂 0.05~0.1份；

以重量份计，所述乙组分包括如下成分：

水下固化剂 15~30份；

甲基戊二胺 8~17份；

促进剂 0.5~1份；

偶联剂 1~2份；

填料 45~50份；

触变剂 0.5~2份；

流变助剂 0.05~0.1份

所述甲组分中的环氧乙烯基树脂选自丙烯酸环氧树脂、甲基丙烯酸环氧树脂中的任意一种或其任意比例的混合物；

所述甲组分中的交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯；

所述甲组分中的引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯；

所述甲组分中的稳定剂选自4-叔丁基焦儿茶酚、4-甲基焦儿茶酚中的任意一种或其任意比例的混合物。

2.根据权利要求1所述的化学锚栓用胶粘剂，其特征在于：

所述甲组分和乙组分中的填料独立地选自水泥、滑石粉、高岭土、石英砂中的任意一种或其任意比例的混合物；

所述甲组分和乙组分中的触变剂为气相白炭黑；

所述甲组分和乙组分中的流变助剂为多羟基羧酸酰胺。

3.根据权利要求1所述的化学锚栓用胶粘剂，其特征在于：

所述甲组分中的氢化双酚A环氧树脂在25℃时的粘度为2500~4000mPa.s；

所述甲组分中的TDE-85环氧树脂在25℃时的粘度为1500~2000mPa.s。

4.根据权利要求1所述的化学锚栓用胶粘剂，其特征在于：

所述乙组分中的水下固化剂为亲水型改性脂环胺固化剂；

所述乙组分中的甲基戊二胺为2-甲基戊二胺；

所述乙组分中的促进剂为环烷酸铜；

所述乙组分中的偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。

5.一种根据权利要求1至4中任一项所述的化学锚栓用胶粘剂的制备方法，其包括如下步骤：

1）甲组分的制备：

按照配方中的重量份，称取组成甲组分的各种成分，先将氢化双酚A环氧树脂、TDE-85环氧树脂、环氧乙烯基树脂、交联剂、引发剂和稳定剂加入到捏合机中，搅拌均匀，然后加入填料，搅拌均匀，使体系成糊状，最后分批加入触变剂，搅拌3~4小时后出料，封入包装，即得化学锚栓用胶粘剂的甲组分；

2）乙组分的制备：

按照配方中的重量份，称取组成乙组分的各种成分，先将水下固化剂、甲基戊二胺、促进剂、偶联剂和流变助剂加入到捏合机中，搅拌均匀，然后加入填料，搅拌均匀，使体系成糊状，最后分批加入触变剂，搅拌3~4小时后出料，封入包装，即得化学锚栓用胶粘剂的乙组分；

3）化学锚栓用胶粘剂的制备：

在使用时，分别将包装内的甲组分和乙组分取出，并按照甲组分:乙组分=5:1的重量比将甲组分与乙组分混合均匀，即得化学锚栓用胶粘剂。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：

所述包装为玻璃管包装或塑料软包装。