CN106167603A - 一种水环境环氧灌浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水环境环氧灌浆料，该浆料由醛和酮类封端的聚醚胺、憎水改性剂、双酚A型的液态环氧树脂、环氧基活性稀释剂和调理剂组成，各组分按重量百分比分别为：醛和酮类封端的聚醚胺：40～56％；憎水改性剂：5～10％；双酚A型的液态环氧树脂：25～40％；环氧基活性稀释剂：9～18％；调理剂：1～3％；该浆料具有符合灌注要求的粘度和浸润性能，固化收缩率低，毒性低，单组份及施工工艺简单，不仅适用于一般干燥环境，更适用于有水的环境，解决了灌浆材料实际运用中由于与灌浆裂缝处粘接不牢，被水冲走导致漏水，灌浆胶体收缩导致堵不住裂缝而漏水或双组份灌浆料由于配比问题导致灌浆胶体固化不完全起不到堵漏的问题。

Description

一种水环境环氧灌浆料及其制备方法

技术领域：

本发明涉及灌浆涂料领域，具体涉及一种水环境环氧灌浆料及其制备方法。

背景技术：

灌浆料是利用液压、气压注入相应介质的裂缝、裂隙、孔隙等内部空间并具有胶结固化能力，使介质的泄露通道得到堵塞、物理性状及力学性能得到改善的一类工程材料。现有大体积混凝土浇筑技术虽然已经比较成熟，但是由于本身材料水化热导致里表温差过大很难避免出现细小裂缝现象。在一些大坝、隧道等水下建筑物中，施工难度大或者施工过程不规范再加上水环境常年侵蚀，由此而引起的混凝土缺陷现象非常普遍。混凝土的缺陷会降低混凝土的强度，缩短其使用寿命，给人民的生命财产安全造成巨大威胁，因此对于混凝土水下建筑缺陷的修补就显得非常重要。

目前，水泥是灌浆工程中应用最广泛的灌浆材料。但因水泥粒径过大难以灌入到混凝土裂缝深处，水泥灌浆料由于作为其载体的水部分析出，不能达到粘结密实的目的影响整体的力学强度和粘接性能。实际运用中由于与灌浆裂缝处粘接不牢，被水冲走导致漏水等问题，因此，低粘度液体状且粘结强度高的环氧化学灌浆料的使用就成为必然。

现有技术中，中国授权专利CN101880134A公开了一种水利水电工程用灌浆材料及其灌浆方法，但用了很多丙酮、糠醛稀释剂影响操作者的健康，对环境不友好。中国授权专利CN102432788A、CN103923302A等都是采用双组份灌浆料，在实际的运用过程中容易配比偏差而引起胶体一系列弊病影响工程质量。特别在水下涂装后，涂覆层的固化不够彻底，且形成的涂层韧性较差，进而造成涂层对基材表面粘着性差，耐冲击性差等问题。目前用来封聚醚胺的主要化合物是常见的封端剂是酮类，将聚醚胺封端为酮亚胺。但是由于封端反应为可逆反应，酮活性不够高，难以保证封端完全，封端后的聚醚胺与环氧树脂制成的灌浆料储稳定性较差，易固化。使用苯酚类封端，打开这种封闭需要采取较高的反应温度,不适宜在常温下使，更不适合在水下使用。

基于上述原因，有必要开发一种固化较充分的、形成的涂层韧性较好的水下固灌浆材料。

发明内容：

本发明的目的针对现有技术的不足，提供一种水环境环氧灌浆料，该浆料具有符合灌注要求的粘度和浸润性能，固化收缩率低，毒性低，单组份及施工工艺简单，不仅适用于一般干燥环境，更适用于有水的环境，解决了灌浆材料实际运用中由于与灌浆裂缝处粘接不牢，被水冲走导致漏水，灌浆胶体收缩导致堵不住裂缝而漏水或双组份灌浆料由于配比问题导致灌浆胶体固化不完全起不到堵漏、以及用很多丙酮、糠醛稀释剂影响操作者的健康问题。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种水环境环氧灌浆料，该浆料由醛和酮类封端的聚醚胺、憎水改性剂、双酚A型的液态环氧树脂、环氧基活性稀释剂和调理剂组成，各组分按重量百分比分别为：醛和酮类封端的聚醚胺：40～56％；憎水改性剂：5～10％；双酚A型的液态环氧树脂：25～40％；环氧基活性稀释剂：9～18％；调理剂：1～3％；所述憎水改性剂为硫氧镁、含酚羟基有机烷氧基硅烷、三羟基苯氧基硅烷缩水甘油醚中的至少一种；所述环氧基活性稀释剂为丁基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的至少一种；所述调理剂为对甲苯磺酸钠、对特戊酰氧基苯磺酸钠中的至少一种。

所述醛和酮类封端的聚醚胺，按总质量分数100％计算，由50～65.5％的聚醚胺、12～18％的醛类封端剂、12～18％的酮类封端剂、10～15％的有机溶剂和0.5～1％的催化剂按以下方法制备：在有机溶剂中将聚醚胺、醛类封端剂、酮类封端剂、催化剂搅拌混合加入至密闭分散釜中，在100-130℃下回流3-5小时后，减压蒸馏出过量的酮类封端剂、醛类封端剂和有机溶剂，得到封端后的聚醚胺产物，最后降温至60℃以下，过滤密封包装；所述催化剂为乙酸、对甲基苯磺酸、苯甲酸、邻苯二甲酸中的至少一种。

所述聚醚胺为亨斯曼的D230、D-400、D-2000、T-403、T-5000中的至少一种；所述醛类封端剂为正丙醛、正丁醛、或苯甲醛中的至少一种；所述酮类封端剂为丙酮、丁酮、环己酮或苯甲酮中的至少一种；所述有机溶剂为丁酯、二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。

所述双酚A型的液态环氧树脂的环氧值为0.19～0.22或0.43～0.46或0.50～0.53中的至少一种。本发明还提供了一种所述的水环境环氧灌浆料的制备方法，将上述醛和酮类封端的聚醚胺、憎水改性剂、双酚A型液体环氧树脂、环氧基活性稀释剂、调理剂搅拌分散均匀，出料密封包装得到。

本发明具有如下有益效果：

1)本发明的水环境环氧灌浆料具有符合灌注要求的粘度和浸润性能，粘度可调，渗透性好，固化收缩率低，固化后完全符合JC/T 1041-2007《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆料材料》的要求，同时毒性低，单组份、施工工艺简单，适应性广，不仅适用于一般干燥环境，更适用于有水的环境，完全避免了双组份灌浆料由于配比问题而引起的一系列问题，可适用于工业、民用建筑、港口、地铁、隧道、道路桥梁等处，特别是在水电大坝等混凝土巨型构筑物裂缝及岩石基础防渗、明水环境加固处理效果尤为明显。

2)本申请使用憎水改性剂形成与水的稳定界面，起到排剂水分子的作用；同时调理剂在结构上是一种亲水基团的芳香类的化合物，它能置换出在环氧灌浆料和粘接界面之间的水分子，使粘接剂直接与粘接面直接接触，提高潮湿基面或者水环境的粘接强度和对水解的稳定性，适应性广，可在潮湿、水下环境、干燥环境应用。本申请使用憎水改性剂与调理剂是增强了水环境与基面的粘接强度，从而保证性能优异。

3)本申请的醛和酮类封端的聚醚胺封端完全，保障了所述水环境环氧灌浆料在干燥无水环境产品的稳定性，使水环境环氧灌浆料能制成单组份环氧灌浆料，使用方便而且在空气的湿气或者明水环境就解封聚醚胺，能在水环境下固化。

具体实施方式：

以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

下面实施例中双酚A型的液态环氧树脂为环氧值为0.19～0.22或0.43～0.46或0.50～0.53的液态环氧树脂中的至少一种。环氧值为0.51的双酚A型液态环氧树脂，记为E51，环氧值为0.44的双酚A型液态环氧树脂，记为E44、环氧值为0.4的双酚A型液态环氧树脂，记为E40，环氧值为0.2的双酚A型液态环氧树脂，记为E20，购自三木化工等。所述聚醚胺为亨斯曼的D230、D-400、D-2000、T-403、T-5000中的至少一种。硫氧镁为SH-2154，由东莞松山湖深海建筑材料研究所生产。

实施例1：

一种水环境环氧灌浆料，由醛和酮类封端的聚醚胺、憎水改性剂、双酚A型的液态环氧树脂、环氧基活性稀释剂和调理剂组成，其配方如表1。

表1

表1中醛和酮类封端的聚醚胺-01的制备方法如下：按质量百分比计，在15％二甲苯中将50％的聚醚胺D-230、17％丁酮、17％正丁醛、1％苯甲酸，搅拌混合加入至密闭分散釜中，在130℃下回流5小时后，减压蒸馏出过量的酮类、醛类封端剂和有机溶剂，得到醛和酮类封端后的聚醚胺-01产物，最后降温至60℃以下，过滤密封包装。

该封端的聚醚胺-01与硫氧镁憎水改性剂、E51、丁基缩水甘油醚、对特戊酰氧基苯磺酸钠组成的水环境环氧灌浆料生产工艺简单，只需简单搅拌分散均匀包装即可。在施工过程中，基面或环境中的水分将醛和酮类封端的聚醚胺分解成聚醚胺封端剂和聚醚胺，聚醚胺的活泼氢与环氧基团开环反应，聚醚胺封端剂全部挥发掉。

实施例1得到的水环境环氧灌浆料性能测试根据JC/T 1041-2007测定，结果如表2：

表2

注：湿粘接强度：潮湿条件下必须进行测定，固化物性能的测定龄期为28d。

由表2可知，得到的水环境环氧灌浆料渗透性好，在干燥的基面上粘接强度佳，特别是在潮湿基面的粘接强度也好。

实施例2：

一种水环境环氧灌浆料，其配方组成如表3。

表3

表3中醛和酮类封端的聚醚胺-02的制备方法如下：按质量百分比计，在10％丁酯中将60％的聚醚胺D-400、17.5％丙酮、12％正丙醛、0.5％乙酸，搅拌混合加入至密闭分散釜中，在120℃下回流3小时后，减压蒸馏出过量的酮类、醛类封端剂和有机溶剂，得到醛和酮类封端后的聚醚胺-02产物，最后降温至60℃以下，过滤密封包装。

该封端的聚醚胺-02与含酚羟基有机烷氧基硅烷、E-44、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、对甲苯磺酸钠组成水环境环氧灌浆料的生产工艺简单，只需简单搅拌分散均匀包装即可。在施工过程中，基面或环境中的水分将醛和酮类封端的聚醚胺分解成聚醚胺封端剂和聚醚胺，聚醚胺的活泼氢与环氧基团开环反应，聚醚胺封端剂全部挥发掉。

实施例2得到的水环境环氧灌浆料性能测试根据JC/T 1041-2007测定，结果如表4：

表4

实施例3：

一种水环境环氧灌浆料，其配方组成如表5。

表5

表5中醛和酮类封端的聚醚胺-03的制备方法如下：按质量百分比计，在10％的丙二醇甲醚醋酸酯中将65.5％的聚醚胺T-5000、12％的苯甲酮、12％的苯甲醛、0.5％的对甲基苯磺酸，搅拌混合加入至密闭分散釜中，在100℃下回流5小时后，减压蒸馏出过量的酮类、醛类封端剂和有机溶剂，得到醛和酮类封端后的聚醚胺产物-03，最后降温至60℃以下，过滤密封包装。

该封端的聚醚胺-03与三羟基苯氧基硅烷缩水甘油醚、E20、E51、苯基缩水甘油醚、对甲苯磺酸钠组成水环境环氧灌浆料的生产工艺简单，只需简单搅拌分散均匀包装即可。在施工过程中，基面或环境中的水分将醛和酮类封端的聚醚胺分解成聚醚胺封端剂和聚醚胺，聚醚胺的活泼氢与环氧基团开环反应，聚醚胺封端剂全部挥发掉。

实施例3得到的水环境环氧灌浆料性能测试根据JC/T 1041-2007测定，结果如表6：

表6

湿粘接强度：潮湿条件下必须进行测定

注：固化物性能的测定龄期为28d。

实施例4：

一种水环境环氧灌浆料，其配方组成如表7。

表7实施例4涂料配方

实施例4中醛和酮类封端的聚醚胺-04的制备方法如下：按质量百分比计，在12.5％的丙二醇甲醚醋酸酯中将50.8％的聚醚胺T-403、18％的环己酮、18％的苯甲醛、0.7％的邻苯二甲酸，搅拌混合加入至密闭分散釜中，在120℃下回流4小时后，减压蒸馏出过量的酮类、醛类封端剂和有机溶剂，得到醛和酮类封端后的聚醚胺-04产物，最后降温至60℃以下，过滤密封包装。

该封端的聚醚胺-04与三羟基苯氧基硅烷缩水甘油醚、E40、E51、聚丙二醇二缩水甘油醚、对甲苯磺酸钠组成的水环境环氧灌浆料的生产工艺简单，只需简单搅拌分散均匀包装即可。在施工过程中，基面或环境中的水分将醛和酮类封端的聚醚胺分解成聚醚胺封端剂和聚醚胺，聚醚胺的活泼氢与环氧基团开环反应，聚醚胺封端剂全部挥发掉。

实施例4得到的水环境环氧灌浆料性能测试根据JC/T 1041-2007测定，结果如表8：

表8

Claims (4)

1.一种水环境环氧灌浆料，其特征在于，该浆料由醛和酮类封端的聚醚胺、憎水改性剂、双酚A型的液态环氧树脂、环氧基活性稀释剂和调理剂组成，各组分按重量百分比分别为：醛和酮类封端的聚醚胺：40～56％；憎水改性剂：5～10％；双酚A型的液态环氧树脂：25～40％；环氧基活性稀释剂：9～18％；调理剂：1～3％；所述憎水改性剂为硫氧镁、含酚羟基有机烷氧基硅烷、三羟基苯氧基硅烷缩水甘油醚中的至少一种；所述环氧基活性稀释剂为丁基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的至少一种；所述调理剂为对甲苯磺酸钠、对特戊酰氧基苯磺酸钠中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的水环境环氧灌浆料，其特征在于，所述醛和酮类封端的聚醚胺，按总质量分数100％计算，由50～65.5％的聚醚胺、12～18％的醛类封端剂、12～18％的酮类封端剂、10～15％的有机溶剂和0.5～1％的催化剂按以下方法制备：在有机溶剂中将聚醚胺、醛类封端剂、酮类封端剂、催化剂搅拌混合加入至密闭分散釜中，在100-130℃下回流3-5小时后，减压蒸馏出过量的酮类封端剂、醛类封端剂和有机溶剂，得到封端后的聚醚胺产物，最后降温至60℃以下，过滤密封包装；所述催化剂为乙酸、对甲基苯磺酸、苯甲酸、邻苯二甲酸中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的水环境环氧灌浆料，其特征在于，所述聚醚胺为亨斯曼的D230、D-400、D-2000、T-403、T-5000中的至少一种；所述醛类封端剂为正丙醛、正丁醛、或苯甲醛中的至少一种；所述酮类封端剂为丙酮、丁酮、环己酮或苯甲酮中的至少一种；所述有机溶剂为丁酯、二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的水环境环氧灌浆料，其特征在于，所述双酚A型的液态环氧树脂的环氧值为0.19～0.22或0.43～0.46或0.50～0.53中的至少一种。