CN106747008A

CN106747008A - 一种添加纳米改进剂的高强减振环氧砂浆

Info

Publication number: CN106747008A
Application number: CN201611245028.7A
Authority: CN
Inventors: 许再胜; 杨波; 杨辉; 王奉城; 宋凯; 吴姗; 魏献玲
Original assignee: Sinopec Petroleum Engineering and Construction Zhongyuan Corp
Current assignee: Sinopec Petroleum Engineering and Construction Zhongyuan Corp
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2017-05-31

Abstract

一种添加纳米改进剂的高强减振环氧砂浆由ABC三种组分组成，A组份为基体混合物，B组份为辅助混合物，C组分为固化混合物,其中A组份基体混合物由下述重量份的各类原料组成：改性环氧树脂80～100份，水泥45～70份，石英砂100～300份；B组份辅助混合物由下述重量份的各类原料组成：纳米改进剂10～50份，硅烷偶联剂3～5份，消泡剂0～1份，稀释剂10～15份；C组份辅助混合物由下述重量份的各类原料组成：固化剂40～55份，增韧剂1～5份；且A、B、C三部分的重量比为80～100∶5～100∶50～600。本发明所述的环氧砂浆具有强度高、减振效果好、与混凝土基底结合力强、相容性好等优势，可用做工业复杂振动设备的二次灌浆材料。

Description

一种添加纳米改进剂的高强减振环氧砂浆

技术领域

本发明涉及高分子建筑材料技术领域，具体涉及一种添加纳米改进剂的高强减振环氧砂浆。

背景技术

环氧砂浆是指环氧树脂涂料添加精细石英沙经过人工调配而成，环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。

环氧砂浆由于具有优异的粘结性能和力学性能，近年来常被用于油田、化工、航空等领域作为密封封堵、裂缝修复、设备基础二次灌浆材料。随着国内外工业的不断发展，复杂工况下使用的大型机械设备对环氧砂浆的抗压强度和减振性能提出了更高的要求。目前所研究的环氧砂浆一是线膨胀系数高于普通混凝土材料，二是韧性较低，因此施工后易出现砂浆层与混凝土基层脱空、开裂等问题。为此，通过添加新材料来开发一种强度高、与混凝土基体相容性好的环氧砂浆势在必行。

发明内容

本发明提供了一种添加纳米改进剂的高强减振环氧砂浆，该环氧砂浆具有强度高、与混凝土基底结合力强等优势，可用于大型机械设备的二次灌浆材料及特殊工况地面施工材料。

为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种添加纳米改进剂的高强减振环氧砂浆由ABC三种组分组成，A组份为基体混合物，B组份为辅助混合物，C组分为固化混合物,其中A组份基体混合物由下述重量份的各类原料组成：改性环氧树脂80～100份，水泥45～70份，石英砂100～300份；B组份辅助混合物由下述重量份的各类原料组成：纳米改进剂10～50份，硅烷偶联剂3～5份，消泡剂0～1份，稀释剂10～15份；C组份辅助混合物由下述重量份的各类原料组成：固化剂40～55份，增韧剂1～5份；且A、B、C三部分的重量比为80～100∶5～100∶50～600。

上述改性环氧树脂制备方法包括以下步骤：

第1步、按重量份计，将顺丁烯二酸酐20～30份、丙烯酸羟丙酯10～20份、丙烯酸丁酯20～30份、苯乙烯15～20份、过氧化二异丙苯3～5份混合均匀，作为第一混合液；将有机溶剂70～140份、过氧化二异丙苯1～2份混合均匀，作为第二混合液，将第二混合液加热到回流状态后，开始滴加第一混合液，滴加完毕后，在回流温度下保温1.5～2.5小时，保温结束后将降温至95～105℃出料，即得丙烯酸树脂；

第2步、将环氧树脂70～100份、制得的丙烯酸树脂、萜烯树脂4～8份、催化剂3～5份混合均匀，然后升温至95～105℃，保温3～5小时，结束反应，即得改性环氧树脂。

上述的第2步中，环氧树脂是由E-20环氧树脂10～30份，E-44环氧树脂20～50份，E-52环氧树脂20～50份为原料混合而成，所述份数为重量份；；催化剂为次磷酸或二月桂酸二丁基锡。

上述的A组份基体混合物中，石英砂为级配石英砂，包括10～100目：10～20%，100～200目：80～90%，所述百分比为质量百分比。

上述的B组份辅助混合物中，纳米改进剂为改性纳米陶瓷粉30～50%、改性纳米碳化硅50～70%，所述百分比为质量百分比；硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH792或Si602中的其中一种，其质量分数为4%；消泡剂为改性聚醚类消泡剂、改性有机硅类消泡剂中的其中一种；稀释剂为缩水甘油醚。

上述的纳米改进剂是在甲苯的溶剂下由4%质量分数的硅烷偶联剂KH550对纳米陶瓷粉和纳米碳化硅进行改性。

上述的C组分固化混合物中，固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、N-氨乙基哌嗪、聚酰胺中的两种或两种以上的混合物；增韧剂为奇士增韧剂。

和现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）本发明中采用改性环氧树脂作为环氧砂浆的基体，使其热膨胀系数低，不会导致环氧砂浆使用过程中经常出现的因温度变化造成的破坏。

（2）本发明中采用水泥、石英砂作为填料，显著减少环氧砂浆中不同种类材料间的缝隙，通过对水泥和石英砂的比例进行科学配比，降低了环氧砂浆的热膨胀系数，提高环氧砂浆低温使用性能，同时提高环氧砂浆的致密性、抗压强度及与混凝土的热相容性。

（3）将不同粒径的石英砂进行复配使得砂粒内部不容易产生空穴，树脂漆料完全浸润石英砂颗粒。待砂浆层完全固化后，整体的强度性能及面涂层的附着力都有大幅度的提高。

（4）本发明采用改性纳米材料作为纳米改进剂，对改性的纳米环氧树脂进行改进，可以显著减少砂浆间的缝隙，使得颗粒间形成稳定的混合结构，有效地促进了环氧砂浆的致密化，发挥特殊的自愈合作用，极大地提升了环氧砂浆的适应性，使得该环氧砂浆具有优良的抗压、抗震性能。

（5）通过几种环氧固化剂复配既可以提高砂浆的热稳定性又可以提高砂浆的抗冲击强度；增韧剂采用奇士增韧剂，可以与砂浆互溶，能使固化物形成具有“海岛结构”的环氧砂浆，与复配的固化剂作用可以数倍提高砂浆的断裂韧性、粘结强度和抗冲击强度。

（6）通过添加硅烷偶联剂将无机材料与环氧树脂更好的结合可以改善环氧树脂脆性大的问题，提高环氧砂浆的韧性及粘接强度。

（7）添加适量的消泡剂，有效并自发进入气液界面并迅速铺展于液膜表面，破坏膜的弹性，促使液膜的快速排液并有效降低了气泡局部的表面张力，从而消除环氧砂浆制备过程中由于搅拌带入空气而产生的气泡，有效避免因气孔过多造成的材料脆性开裂问题。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明做进一步详细说明。

实施例一

将改性环氧树脂100份，水泥60份，石英砂280份；B组份辅助混合物由下述重量份的各类原料组成：纳米改进剂50份，硅烷偶联剂5份，消泡剂1份，稀释剂13份；C组份辅助混合物由下述重量份的各类原料组成：固化剂50份，增韧剂5份；且A、B、C三部分的重量比为100∶80∶260。

上述改性环氧树脂的制备方法是按重量份计，将顺丁烯二酸酐30份、丙烯酸羟丙酯20份、丙烯酸丁酯30份、苯乙烯20份、过氧化二异丙苯5份混合均匀，作为第一混合液；将有机溶剂140份、过氧化二异丙苯2份混合均匀，作为第二混合液，将第二混合液加热到回流状态后，开始滴加第一混合液，滴加完毕后，在回流温度下保温2.5小时，保温结束后将降温至105℃出料，即得丙烯酸树脂；

将环氧树脂100份、制得的丙烯酸树脂、萜烯树脂8份、催化剂5份混合均匀，然后升温至105℃，保温5小时，结束反应，即得改性环氧树脂。

上述的第2步中，环氧树脂是由按重量份计的E-20环氧树脂30份，E-44环氧树脂30份， E-52环氧树脂40份为原料混合而成；催化剂为次磷酸或二月桂酸二丁基锡。

上述的A组份基体混合物中，石英砂为级配石英砂，包括10～100目：20%，100～200目：80%，所述百分比为质量百分比。

上述的B组份辅助混合物中，纳米改进剂为纳米陶瓷粉40%、纳米碳化硅60%，所述百分比为质量百分比；硅烷偶联剂为KH560，其质量分数为4%；消泡剂为改性聚醚类消泡剂；稀释剂为缩水甘油醚。

上述的纳米改性过的纳米改进剂是在甲苯的溶剂下由4%质量分数的硅烷偶联剂KH550对纳米陶瓷粉和纳米碳化硅进行改性。

上述的C组分固化混合物中固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、N-氨乙基哌嗪、聚酰胺的混合物；增韧剂为奇士增韧剂。

实施例二

将改性环氧树脂90份，水泥50份，石英砂200份；B组份辅助混合物由下述重量份的各类原料组成：纳米改进剂40份，硅烷偶联剂3份，消泡剂0.5份，稀释剂10份；C组份辅助混合物由下述重量份的各类原料组成：固化剂50份，增韧剂5份；且A、B、C三部分的重量比为80∶100∶200。

上述改性环氧树脂的制备方法是按重量份计，将顺丁烯二酸酐25份、丙烯酸羟丙酯18份、丙烯酸丁酯26份、苯乙烯18份、过氧化二异丙苯4份混合均匀，作为第一混合液；将有机溶剂120份、过氧化二异丙苯2份混合均匀，作为第二混合液，将第二混合液加热到回流状态后，开始滴加第一混合液，滴加完毕后，在回流温度下保温2小时，保温结束后将降温至100℃出料，即得丙烯酸树脂；

将环氧树脂100份、制得的丙烯酸树脂、萜烯树脂8份、催化剂5份混合均匀，然后升温至100℃，保温5小时，结束反应，即得改性环氧树脂。

上述的第2步中，环氧树脂是由按重量份计的E-20环氧树脂25份， E-44环氧树脂25份，E-52环氧树脂50份为原料混合而成；催化剂为次磷酸或二月桂酸二丁基锡。

上述的B组份辅助混合物中，纳米改进剂为纳米陶瓷粉50%、纳米碳化硅50%，所述百分比为质量百分比；硅烷偶联剂为KH560，其质量分数为4%；消泡剂为改性聚醚类消泡剂；稀释剂为缩水甘油醚。

上述的C组分固化混合物中，固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、N-氨乙基哌嗪、聚酰胺的混合物；增韧剂为奇士增韧剂。

上述仅是本发明较佳的实施例而已，需要指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该为本发明的保护范围。

Claims

1.一种添加纳米改进剂的高强减振环氧砂浆，其特征在于，由A、B、C三种组分组成，A组份为基体混合物，B组份为辅助混合物，C组分为固化混合物，其中A组份基体混合物由下述重量份的各类原料组成：改性环氧树脂80～100份、水泥45～70份、石英砂100～300份；B组份辅助混合物由下述重量份的各类原料组成：纳米改进剂10～50份、硅烷偶联剂3～5份、消泡剂0～1份、稀释剂10～15份；C组份固化混合物由下述重量份的各类原料组成：固化剂40～55份、增韧剂1～5份；且A、B、C三部分的重量比为80～100∶5～100∶50～600。

2.根据权利要求1所述的一种添加纳米改进剂的高强减振环氧砂浆，其特征在于，所述改性环氧树脂制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种添加纳米改进剂的高强减振环氧砂浆，其特征在于：所述的第2步中，环氧树脂是由E-20环氧树脂10～30份，E-44环氧树脂20～50份，E-52环氧树脂20～50份为原料混合而成，所述份数为重量份；催化剂为次磷酸或二月桂酸二丁基锡。

4.根据权利要求1所述的一种添加纳米改进剂的高强减振环氧砂浆，其特征在于，石英砂为级配石英砂，包括10～100目：10～20%，100～200目：80～90%，所述百分比为质量百分比。

5.根据权利要求1所述的一种添加纳米改进剂的高强减振环氧砂浆，其特征在于，所述的B组份辅助混合物中，纳米改进剂为改性纳米陶瓷粉30～50%、改性纳米碳化硅50～70%，所述百分比为质量百分比；硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH792或Si602中的其中一种，；消泡剂为改性聚醚类消泡剂、改性有机硅类消泡剂中的其中一种；稀释剂为缩水甘油醚。

6.根据权利要求5所述的一种添加纳米改进剂的高强减振环氧砂浆，其特征在于，所述的纳米改进剂是在甲苯的溶剂中由4%质量分数的硅烷偶联剂KH550对纳米陶瓷粉和纳米碳化硅进行改性。

7.根据权利要求1所述的一种添加纳米改进剂的高强减振环氧砂浆，其特征在于，所述的C组分固化混合物中，固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、N-氨乙基哌嗪、聚酰胺中的两种或两种以上的混合物；增韧剂为奇士增韧剂。