CN107903585A - 一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料及其制备方法，它由A、B组分构成，其中，以质量份数计A组分：80～120份环氧树脂、10～20份活性稀释剂、8～15份偶联剂；以质量份数计B组分：40～60份氨基化聚芳醚酮溶液、8～12份固化促进剂、10～15份苯甲醇；所述的灌浆料完全固化后，环氧树脂三维结构中含有聚芳醚酮骨架，所述的灌浆料具有耐高温高湿、耐化学腐蚀、机械性能好的特点。

Description

一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种灌浆材料，具体涉及一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料及其制备方法。

技术背景

灌浆材料自20世纪90年代在国内推广应用以来，被广泛应用于众多大中型企业的设备安装、螺栓锚固，以及建筑结构的加固改造工程中，其使用范围也逐渐从单一的冶金行业全面拓展到市政、环保、电力、港口等行业。环氧树脂具有粘结强度高、在常温可以固化、力学性能高以及耐腐蚀性能好等特点，因此作为粘合剂、涂料、灌浆材料等被广泛应用于电子、机械、建筑等多个领域。环氧树脂类灌浆材料是目前使用比较广泛、用量比较大的化学类灌浆材料。该类材料具有抗冲击韧性好，能够吸收振动能量，因而广泛应用于电子料设备基础灌浆和补强加固，在化学灌浆中主要为环氧树脂灌浆料。

环氧树脂灌浆材料应用时是使用灌浆设备在一定的工艺条件下将其灌入软弱基础、地层裂缝或混凝土裂缝中，以达到被灌体的防渗和补强加固，确保水利工程或建筑物的安全运行。对于大型水利工程水电站的低渗透性软弱基础加固补强和地层裂缝的防渗补强，灌浆材料的高渗透性和优良的力学性能缺一不可。但环氧树脂灌浆材料主要存在以下问题：环氧树脂粘度过大，灌浆过程不容易注入；环氧树脂添加其他填料添加剂如硅酸钠时，填料对环氧树脂的吸附力强，填料分布不匀，不能达到均匀填充和粘结作用，容易造成灌浆的强度较低，粘合力降低，容易产生裂缝；灌浆在实施过程中，受到环境的影响比较大，容易产生硬化后的干裂现象，环氧树脂在灌浆后产生积水、渗水，封堵不牢固，抗压强度低的问题。

中国专利CN201010598220.0提供了一种高渗透性高强度环氧灌浆材料及其制备方法与应用，该发明将环氧树脂、线型中间体、羰基化合物、活性稀释剂和钛酸酯表面活性剂混合，得到A液；将多元胺、硅烷偶联剂和促进剂混合，得到B液；使用时，将A液和B液混合，得到高渗透性高强度的环氧灌浆材料。该环氧灌浆材料渗透性能和力学性能良好，特别适合应用于大型水利工程的软弱基础和混凝土裂缝的补强加固、堵水防渗。但是现有环氧灌浆技术依然存在高温下易变性、耐化学腐蚀性差、硬度低的缺点。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的旨在提供一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料。

本发明所述的一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料，它由A、B组分构成，其中，以质量份计A组分：80～120份环氧树脂、10～20份活性稀释剂、8～15 份偶联剂；以质量份计B组分：40～60份氨基化聚芳醚酮溶液、8～12份固化促进剂、10～15份苯甲醇。

所述的氨基化聚芳醚酮溶液，以质量份计，其制备方法为：将10份聚芳醚酮粉体分批次加入至30～50份发烟硝酸中，冰水浴中反应0.5～2h，然后移至室温继续反应6～12h，反应结束后过滤去掉不溶物，滴加入碎冰中，析出淡黄色固体，通风橱中过夜，经过滤、水洗、乙醇洗涤，然后真空干燥得到硝基化聚芳醚酮；将6～8份硝基化聚芳醚酮、0.5～1.5份三氯化铁、4～6份活性炭混合，滴加入50～75份溶剂，反应体系在氮气保护下回流15～30min，然后用逐滴滴加20～30份60％～80％浓度的水合联氨，0.5～1h滴加完毕后继续反应6～ 12h后，将活性炭等不溶物过滤除去，滤液即为氨基化聚芳醚酮溶液；所述的聚芳醚酮为聚醚醚酮、聚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮醚酮酮中的至少一种；所述的溶剂为四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜中的至少一种。

所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，进一步地，优选为E-35、E-44、E-51 中的至少一种。

所述的活性稀释剂为1,6-己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚中的至少一种。

所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种，进一步地，优选为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯中的至少一种。

所述的固化促进剂为三乙胺、N，N-二甲基苯胺、2，4，6-三(二甲基氨基) 苯酚、二甲基对甲基苯胺、乙基咪唑、三乙醇胺、咪唑、乙酰苯肼、二苯基甲酰肼中的至少一种。

一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料，制备方法如下：

(1)将环氧树脂、活性稀释剂、偶联剂加入到分散缸a中，经搅拌混合均匀，取出备用即为A组分；将氨基化聚芳醚酮溶液、固化促进剂、苯甲醇加入到分散缸b中混合分散均匀，取出备用即为B组分；

(2)使用时，将A组分、B组分混合均匀，即得所述的聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料。

聚芳醚酮(PAEK)是一类新型耐高温树脂，具有耐高温高湿、耐化学腐蚀、机械性能好等特点，特别适合作高性能复合树脂基体和超级工程塑料，问世后曾一度被称为超耐热高分子材料，在宇航、电子信息、能源、食品医疗等领域中已得到了成功的应用。本发明将改性后的聚芳醚酮用于环氧灌浆料之中，优点为：采用氨基化聚芳醚酮作环氧固化剂，所述的灌浆料完全固化后，环氧树脂三维结构中含有聚芳醚酮骨架，所述的灌浆料具有耐高温高湿、耐化学腐蚀、机械性能好的特点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。

实施例1

一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料，它由A、B组分构成，其中，以质量份数计A组分：80份E-44、10份1,6-己二醇二缩水甘油醚、15份γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；以质量份数计B组分：40份氨基化聚芳醚酮溶液、12 份N，N-二甲基苯胺、10份苯甲醇。

本实施例中所述的氨基化聚芳醚酮溶液，以质量份数计，其制备方法为：将10份聚醚醚酮粉体分批次加入至30份发烟硝酸中，冰水浴中反应2h，然后移至室温继续反应12h，反应结束后过滤去掉不溶物，滴加入碎冰中，析出淡黄色固体，通风橱中过夜，经过滤、水洗、乙醇洗涤，然后真空干燥得到硝基化聚芳醚酮；将8份硝基化聚芳醚酮、1.5份三氯化铁、6份活性炭混合，滴加入 75份四氢呋喃，反应体系在氮气保护下回流30min，然后用逐滴滴加30份80％浓度的水合联氨，1h滴加完毕后继续反应12h后，将活性炭等不溶物过滤除去，滤液即为氨基化聚芳醚酮溶液。

实施例2

一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料，它由A、B组分构成，其中，以质量份数计A组分：120份E-51、20份1,4-丁二醇二缩水甘油醚、8份异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯；以质量份数计B组分：60份氨基化聚芳醚酮溶液、8份乙酰苯肼、15份苯甲醇。

本实施例中所述的氨基化聚芳醚酮溶液，以质量份数计，其制备方法为：将10份聚醚酮醚酮酮粉体分批次加入至50份发烟硝酸中，冰水浴中反应0.5h，然后移至室温继续反应6h，反应结束后过滤去掉不溶物，滴加入碎冰中，析出淡黄色固体，通风橱中过夜，经过滤、水洗、乙醇洗涤，然后真空干燥得到硝基化聚芳醚酮；将6份硝基化聚芳醚酮、0.5份三氯化铁、4份活性炭混合，滴加入50份N,N-二甲基甲酰胺，反应体系在氮气保护下回流15min，然后用逐滴滴加20份60％浓度的水合联氨，0.5h滴加完毕后继续反应6h后，将活性炭等不溶物过滤除去，滤液即为氨基化聚芳醚酮溶液。

实施例3

一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料，它由A、B组分构成，其中，以质量份数计A组分：105份E-44、13份丁基缩水甘油醚、11份异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯；以质量份数计B组分：45份氨基化聚芳醚酮溶液、9份2，4， 6-三(二甲基氨基)苯酚、12份苯甲醇。

本实施例中所述的氨基化聚芳醚酮溶液，以质量份数计，其制备方法为：将10份聚醚酮粉体分批次加入至38份发烟硝酸中，冰水浴中反应1.5h，然后移至室温继续反应8h，反应结束后过滤去掉不溶物，滴加入碎冰中，析出淡黄色固体，通风橱中过夜，经过滤、水洗、乙醇洗涤，然后真空干燥得到硝基化聚芳醚酮；将7份硝基化聚芳醚酮、1.2份三氯化铁、4.5份活性炭混合，滴加入65份二甲亚砜，反应体系在氮气保护下回流20min，然后用逐滴滴加24份 70％浓度的水合联氨，0.6h滴加完毕后继续反应10h后，将活性炭等不溶物过滤除去，滤液即为氨基化聚芳醚酮溶液。

实施例1～3中的一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料，制备方法如下：

(1)将环氧树脂、活性稀释剂、偶联剂加入到分散缸a中，经搅拌混合均匀，取出备用即为A组分；将氨基化聚芳醚酮溶液、固化促进剂、苯甲醇加入到分散缸b中混合分散均匀，取出备用即为B组分；

(2)使用时，将A组分、B组分混合均匀，即得所述的聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料。

将实施例1～3中的一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料与市售环氧灌浆料相同条件下，性能参数测试如下表：

Claims (10)

1.一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料，其特征在于，由A、B组分构成，其中，以质量份数计A组分：80～120份环氧树脂、10～20份活性稀释剂、8～15份偶联剂；以质量份数计B组分：40～60份氨基化聚芳醚酮溶液、8～12份固化促进剂、10～15份苯甲醇。

2.根据权利要求1所述的一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料，其特征在于，所述的氨基化聚芳醚酮溶液，以质量份数计，其制备方法为：

(1)将10份聚芳醚酮粉体分批次加入至30～50份发烟硝酸中，冰水浴中反应0.5～2h，然后移至室温继续反应6～12h，反应结束后过滤去掉不溶物，滴加入碎冰中，析出淡黄色固体，通风橱中过夜，经过滤、水洗、乙醇洗涤，然后真空干燥得到硝基化聚芳醚酮；

(2)将6～8份硝基化聚芳醚酮、0.5～1.5份三氯化铁、4～6份活性炭混合，滴加入50～75份溶剂，反应体系在氮气保护下回流15～30min，然后用逐滴滴加20～30份60％～80％浓度的水合联氨，0.5～1h滴加完毕后继续反应6～12h后，将活性炭等不溶物过滤除去，滤液即为氨基化聚芳醚酮溶液。

3.根据权利要求2所述的一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料，其特征在于所述的聚芳醚酮粉体为聚醚醚酮、聚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮醚酮酮中的至少一种；所述的溶剂为四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料，其特征在于，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

5.根据权利要求4所述的一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料，其特征在于，所述的环氧树脂为E-35、E-44、E-51中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料，其特征在于，所述的活性稀释剂为1,6-己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料，其特征在于，所述的偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的一种聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料，其特征在于，所述的固化促进剂为三乙胺、N，N-二甲基苯胺、2，4，6-三(二甲基氨基)苯酚、二甲基对甲基苯胺、乙基咪唑、三乙醇胺、咪唑、乙酰苯肼、二苯基甲酰肼中的至少一种。

10.一种根据权利要求1至9任一项所述的聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料的制备方法，其特征在于，制备步骤为：

(1)将环氧树脂、活性稀释剂、偶联剂加入到分散缸a中，经搅拌混合均匀，取出备用即为A组分；将氨基化聚芳醚酮溶液、固化促进剂、苯甲醇加入到分散缸b中混合分散均匀，取出备用即为B组分；

(2)使用时，将A组分、B组分混合均匀，即得所述的聚芳醚酮改性耐高温环氧灌浆料。