CN108129946B - 一种用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂 - Google Patents

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Abstract

本发明属于混凝土修复材料技术领域，具体来说，涉及到一种用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂。本发明所述的贻贝粉改性修复剂为树脂与固化剂双组份体系，其中，固化剂体系采用了苯酚与邻苯二酚对混合多元胺改性的“仿生”酚醛胺与水分促进固化剂‑酮亚胺的复合固化剂，以及生物基填料‑钛酸酯系偶联剂改性贻贝粉。与现有修复技术相比，本发明具有以下优点：仿生酚醛胺与酮亚胺的联合使用，有效解决了潮湿环境下，常用胺类固化剂粘结能力差的问题，保证了施工初期与后期的粘结强度；钛酸酯系偶联剂对贻贝粉进行改性后，有效改善生物基填料与修复剂体系中其他材料的相容性，提高粘结体系的耐溶蚀性与韧性。

Description

一种用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂
技术领域
本发明属于混凝土修复材料技术领域，具体来说，涉及到一种用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂。
背景技术
我国是世界水产养殖大国，水产品的养殖产量占世界养殖总量的70％。贝类养殖与加工产业的快速发展，产生大量的贝壳。目前仅有少量用于土壤改良剂、家禽类饲料添加剂等，绝大部分被丢弃。针对贻贝壳的利用附加值较低，属于较难处理的废弃物。贻贝壳类的主要化学成分为CaCO3，含量为95％，是一种天然的生物可再生矿产资源。如能将其合理处置，取代或部分取代现有的开山挖石生产的CaCO3，是一种对环境保护极为有利的措施。
CaCO3在混凝土结构修复剂中主要用作填料，功能为：降低体系中树脂的用量成本；对固化过程中环氧树脂与固化剂反应生成的热量进行传递、抑制，并降低固化产物的热膨胀系数；改善施工工作性及固化产物的物理力学性能。我国的建设市场已由传统的新建逐渐向养护维修转化，对于结构物或构筑物进行维修加固的工程将是不可估量的市场，这也给混凝土结构修复剂带来巨大的市场商机，消耗大量的CaCO3。因此，将贻贝壳进行再处理并用于混凝土结构修复剂体系，将是对贻贝壳有效利用的最佳途径之一。
贻贝壳的结构一般分为三层：角质层、棱柱层、珍珠层。棱柱层含有大量平行排列的柱状方解石或文石晶体，具有优良的硬度特性与耐溶蚀性；珍珠层是由平板状文石片层堆砌，具有“砖-泥”形式的微结构，强度高，韧性强。文石片层特有的球冠型结构赋予了珍珠层具有超常韧性的优势。因此，将贻贝壳进行再处理应用于混凝土结构修复剂体系中，有助于改善修复剂胶体的强度、耐溶蚀性与韧性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种强度、耐溶蚀性与韧性良好的用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂。
本发明所述的一种用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂，所述贻贝粉改性修复剂为双组份体系，其中A组分为树脂体系，B组分为固化剂体系；所述A组分按质量份计，包括100份的环氧树脂双酚A或环氧树脂双酚A与环氧树脂双酚F的混合物、5-20份的聚氨酯改性封端环氧树脂、0-5份的环氧碳酸酯、80份的无机类填料硅微粉或/和蒙脱土；所述B组分按质量份计，包括20-30份的“仿生”酚醛胺、10-20份的酮亚胺、30-40份的生物基填料钛酸酯系偶联剂改性贻贝粉、1-2份的N,N-二甲基苯胺。
本发明所述的一种用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂，所述“仿生”酚醛胺是由混合酚及多聚甲醛对多元胺改性生成。
本发明所述的一种用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂，所述混合酚为包含有苯酚、邻苯二酚的混合物。
本发明所述的一种用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂，所述多元胺为二亚乙基三胺或/和三亚乙基四胺。
本发明所述的一种用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂，所述B组分按质量份计，还包括N-[亚甲基-4’-(2’-羟基吡啶)]斑蝥胺1份。
本发明所述的一种用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂，所述的生物基填料-钛酸酯系偶联剂改性贻贝粉，其制备方法为：1)将贻贝壳进行清洗、烘干、高速空气磨磨细至粒度为200-400目；2)取10g磨细贻贝粉放置于烧杯中，加入20g钛酸酯系偶联剂的乙醇溶液，按质量比计，钛酸酯系偶联剂：乙醇＝10:90，采用NaOH溶液调节pH值为9-11，将烧杯置于超声波分散装置中，分散时间30min；3)分散完毕后，进行减压蒸馏，压力为0.08MPa，温度60-70℃。
所述的用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂的制备方法为：首先将生物基填料钛酸酯系偶联剂改性贻贝粉与“仿生”酚醛胺超声分散30min，然后再加入A组分和B组分的其它成分混合均匀即得。
与现有技术相比，本发明所述的用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂具有以下优点：
1)本发明中采用混合酚与多聚甲醛对多元胺改性生成的“仿生”酚醛胺与酮亚胺形成复合固化剂，酚醛胺早期强度发展较快，可有效避免单独使用酮亚胺做潮湿固化剂时早期强度低的弊端。
2)在酮亚胺做潮湿环境用固化剂时，使用邻苯二酚对多聚甲醛、多元胺改性，形成新的固化剂体系。海洋生物贻贝会分泌一种侧基为儿茶酚(邻苯二酚)官能团的氨基酸，使其有效黏附。邻苯二酚具有化学多功能性和亲多样性，可增强与基材的粘附力和内聚力。采用邻苯二酚对多元胺进行改性，可有效改善潮湿环境下修复剂的粘结性。
3)所用稀释剂为环状碳酸酯，固化剂中的胺和碳酸酯反应快速放热，前期放出的热量进一步加快反应的进程。
4)与传统的机械分散法相比，采用超声分散法，分散振幅大，转换效率高，可以通过探头直接将能力输送到分散介质，分散效果明显。被分散物质仍处于原有的容器中，不受污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述的用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂作进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。
生物基填料-钛酸酯系偶联剂改性贻贝粉，其制备方法为：1)将贻贝壳进行清洗、烘干、高速空气磨磨细至粒度400目；2)取10g磨细贻贝粉放置于烧杯中，加入20g异丙基三异硬脂酰钛酸酯的乙醇溶液，其中异丙基三异硬脂酰钛酸酯：乙醇(质量比)＝10:90。采用NaOH溶液调节pH值为10。将烧杯置于超声波分散装置中，分散时间30min；3)分散完毕，进行减压蒸馏，压力为0.08MPa，温度60℃。
实施例1
用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂，为双组份体系，其中A组分为树脂体系，B组分为固化剂体系。其中：A组分按质量份计，包括：双酚A环氧树脂100份；聚氨酯改性封端环氧树脂15份；硅微粉400目80份；B组分按质量份计，包括：酚醛胺(由苯酚、邻苯二酚与多聚甲醛对三亚乙基四胺改性，参照中国专利CN 102131858B制备方法)30份；酮亚胺20份；生物基填料钛酸酯系偶联剂改性贻贝粉30份；N,N-二甲基苯胺1份；预先将改性贻贝粉超声分散于酚醛胺中，再进行A组分与B组分混合。
实施例2
用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂，为双组份体系，其中A组分为树脂体系，B组分为固化剂体系。其中：A组分按质量份计，包括：双酚A环氧树脂100份；聚氨酯改性封端环氧树脂10份；蒙脱土400目80份；B组分按质量份计，包括：酚醛胺(由苯酚、邻苯二酚与多聚甲醛对二亚乙基三胺改性)25份；酮亚胺25份；生物基填料钛酸酯系偶联剂改性贻贝粉25份；N,N-二甲基苯胺2份；预先将改性贻贝粉超声分散于酚醛胺中，再进行A组分与B组分混合。
实施例3
用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂，为双组份体系，其中A组分为树脂体系，B组分为固化剂体系。其中：A组分按质量份计，包括：双酚A环氧树脂100份；聚氨酯改性封端环氧树脂10份；蒙脱土400目100份；B组分按质量份计，包括：酚醛胺(苯酚、邻苯二酚与多聚甲醛对三亚乙基四胺改性)40份；生物基填料钛酸酯系偶联剂改性贻贝粉40份；N,N-二甲基苯胺2份；预先将改性贻贝粉超声分散于酚醛胺中，再进行A组分与B组分混合。
实施例4
用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂，为双组份体系，其中A组分为树脂体系，B组分为固化剂体系。其中：A组分按质量份计，包括：双酚A环氧树脂100份；聚氨酯改性封端环氧树脂15份；硅微粉400目80份；B组分按质量份计，包括：酚醛胺(由苯酚、邻苯二酚与多聚甲醛对三亚乙基四胺改性)30份；酮亚胺：20份；生物基填料钛酸酯系偶联剂改性贻贝粉30份；N,N-二甲基苯胺1份；N-[亚甲基-4’-(2’-羟基吡啶)]斑蝥胺1份；预先将改性贻贝粉超声分散于酚醛胺中，再进行A组分与B组分混合。
将实施例1-4所制的贻贝粉改性修复剂，依照国家标准《工程结构加固材料应用安全性鉴定规范》(GB50728-2011)中所要求采用的测试方法进行力学性能的测试，测试结果见表1。
表1实施例1-3力学性能测试结果

Claims (3)

1.一种用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂，其特征在于，所述贻贝粉改性修复剂为双组份体系，其中A组分为树脂体系，B组分为固化剂体系；所述A组分按质量份计，包括100份的环氧树脂双酚A或环氧树脂双酚A与环氧树脂双酚F的混合物、5-20份的聚氨酯改性封端环氧树脂、0-5份的环氧碳酸酯、80份的无机类填料硅微粉或/和蒙脱土；所述B组分按质量份计，包括20-30份的“仿生”酚醛胺、10-20份的酮亚胺、30-40份的生物基填料钛酸酯系偶联剂改性贻贝粉、1-2份的N,N-二甲基苯胺；
所述“仿生”酚醛胺是由混合酚及多聚甲醛对多元胺改性生成；
所述混合酚为包含有苯酚、邻苯二酚的混合物；
所述的生物基填料-钛酸酯系偶联剂改性贻贝粉，其制备方法为：1）将贻贝壳进行清洗、烘干、高速空气磨磨细至粒度为200-400目；2）取10g磨细贻贝粉放置于烧杯中，加入20g钛酸酯系偶联剂的乙醇溶液，按质量比计，钛酸酯系偶联剂：乙醇=10:90，采用NaOH溶液调节pH值为9-11，将烧杯置于超声波分散装置中，分散时间30min；3）分散完毕后，进行减压蒸馏，压力为0.08MPa，温度60-70℃，即得生物基填料-钛酸酯系偶联剂改性贻贝粉。
2.根据权利要求1所述的用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂，其特征在于，所述多元胺为二亚乙基三胺或/和三亚乙基四胺。
3.根据权利要求1或2所述的用于潮湿环境混凝土结构修复的贻贝粉改性修复剂的制备方法，其特征在于，首先将生物基填料钛酸酯系偶联剂改性贻贝粉与“仿生”酚醛胺超声分散30min，然后再加入A组分和B组分的其它成分混合均匀即得。
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Inventor after: Cui Dongxia

Inventor after: Li Denghua

Inventor after: Qi Yongliang

Inventor after: Chang Cheng

Inventor after: Zhang Qiang

Inventor after: Yang Yudong

Inventor after: Shen Litao

Inventor after: Pang Jinyu

Inventor after: Lin Hao

Inventor before: Cui Dongxia

Inventor before: Li Denghua

Inventor before: Pang Jinyu

Inventor before: Chang Cheng

Inventor before: Lin Hao

Inventor before: Yang Yudong

Inventor before: Shen Litao

Inventor before: Qi Yongliang

Inventor before: Zhang Qiang

GR01 Patent grant
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