CN109439248A - 一种基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料及其制备方法 - Google Patents

一种基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料，它由A、B、C组分组成，按重量份数计A、B、C组分组成比为1:1:5‑1:2:6；A组分组成为：85%‑92%快干自乳化丙烯酸型水性环氧树脂固化剂、8%‑15%锆酸酯偶联剂；B组分为5%‑15%活性稀释剂、85%‑95%环氧树脂；C组分组成为：20%‑30%的重量分数为30%水玻璃、3%‑5%含铝化合物、20%‑25%硅酸铝纤维粉、10%‑15%玄武岩短纤、10%‑15%碳纤维短纤、10%‑37%水。相对于现有技术，本发明制备的灌浆料具有渗透性好、粘结力强、固化硬度高、韧性强的优点。

Description

一种基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种灌浆料，尤其涉及一种基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料及其制备方法，属于水性环氧技术领域。
背景技术
我国城市轨道交通保持快速发展势头，但高铁隧道、地铁车站、地铁区间隧道结构变形缝渗漏水、施工缝渗漏水、结构混凝土渗水、混凝土上开裂是轨道交通建设和运营中常遇到的问题，治理这种病害最有效的方法是灌浆法。目前采用的灌注材料主要包括聚氨酯、环氧树脂、水泥基类灌浆材料，但是聚氨酯灌浆材料的耐久性差，溶剂型环氧树脂的毒性较大，无溶剂环氧树脂的脆性较大，水性环氧树脂的抗压强度和粘结强度低，水泥基类灌浆材料的渗透性差，易出现沉降、泌水、与旧混凝土的相容性差等现象，这些均会导致堵漏效果达不到要求，影响列车的运营。
环氧树脂结构含有环氧基、羟基和醚键等活性基团，具有诸多优异的电绝缘性能、物理机械性能、耐腐蚀性能和粘结性能。化学灌浆料多以溶剂型环氧树脂灌浆料为主，但在生产及施工过程中易挥发有机溶剂，对人类生态环境造成严重污染，危害人类健康，限制了发展及其应用。与溶剂型涂料相比，水性环氧自乳化水性环氧固化剂从本质来讲既是一种固化剂，也是环氧树脂的乳化剂，其技术特点是将固化剂通过改性，改善其亲油亲水性，使之达到极性平衡。
中国专利CN201711007165.1公开了一种水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料及其制备方法与应用，由重量比为(0.5～0.7):0.01:1的甲组分、乙组分和超细水泥组成，是通过分子结构设计，采用水性聚氨酯改性环氧树脂，将聚氨酯结构引入到环氧树脂分子链中，形成水性聚氨酯-环氧互穿网络结构，改善了环氧树脂的柔韧性和耐冲击性，保持了环氧灌浆材料优良的粘结性能，并且制备得到的灌浆材料不含任何挥发性溶剂，增加了灌浆材料的环保性。
现存水性固化剂存在粘结强度低、干燥速度慢、对环氧树脂乳化效率低的缺点。
发明内容
为克服现有技术的缺点和不足，本发明旨在提供一种基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料及其制备方法。
本发明采用快干自乳化丙烯酸型水性环氧树脂固化剂固化环氧树脂，所述灌浆料具有粘结力好、固化快的优点；采用硬度较高的锆酸酯偶联剂作为无机-有机交联剂，采用碳纤维、玄武岩纤维作为增强纤维，所述灌浆料具有强度高、韧性大的优点；采用水作稀释剂，具有粘度低、渗透效果好的优点。
本发明采用以下技术方案，一种基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料，其特征在于，它由A、B、C组分组成，按重量份数计A、B、C组分组成比为1:1:5-1:2:6；
其中，A组分组成为：85%-92%快干自乳化丙烯酸型水性环氧树脂固化剂、8%-15%锆酸酯偶联剂；
B组分为5%-15%活性稀释剂、85%-95%环氧树脂；
C组分组成为：20%-30%的重量分数为30%水玻璃、3%-5%含铝化合物、20%-25%硅酸铝纤维粉、10%-15%玄武岩短纤、10%-15%碳纤维短纤、10%-37%水。
所述的快干自乳化丙烯酸型水性环氧树脂固化剂有效成分重量百分数为60-80%，无效成分为乙醇，有效成分结构如下：
其中x、y、z均小于10，M+为Na+、K+、NH4+，R1、R2、R3为H或CH3，R4为亲油性乳化基团，R5-NH-为溶剂型环氧树脂固化剂。
所述的锆酸酯偶联剂为双（柠檬酸二乙酯）二丙氧基锆螯合物、烷氧基三（乙烯基-乙氧基）锆酸酯、双烷氧基双（4-氨基苯甲酸酰氧基）锆酸酯、烷氧基三（乙二胺基N-乙氧基）锆酸酯中的至少一种。
所述的活性稀释剂为三羟甲基丙烷单缩水甘油醚、三甘醇单缩水甘油醚、二甘醇单缩水甘油醚、乙二醇单缩水甘油醚中的至少一种。
所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂，优选为双酚A环氧树脂，进一步地，优选为市售型号为E-44、E-51、EPON828中的至少一种。
所述的含铝化合物为氧化铝、硫酸铝、硫酸铝钾、氯化铝、硝酸铝中的至少一种。
所述的硅酸铝纤维粉、玄武岩短纤、碳纤维短纤在市场上购买；所述的玄武岩短纤、碳纤维短纤的长度为0.2-0.5cm；所述的碳纤维短纤优选为市售T700、T800型号。
所述的基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A组分制备：将配方量的快干自乳化丙烯酸型水性环氧树脂固化剂、锆酸酯偶联剂加入到分散装置中，以500±100r/min分散15±5min，出料包装，即为B组分；B组分制备：将配方量的活性稀释剂、环氧树脂加入到分散装置中，以500±100r/min分散15±5min，出料包装，即为B组分；C组分制备：将配方量的30%水玻璃、含铝化合物、硅酸铝纤维粉、玄武岩短纤、碳纤维短纤、水加入到分散装置中，以800±100r/min分散30±5min，出料包装，即为C组分。
相对于现有技术，本发明制备的灌浆料具有渗透性好、粘结力强、固化硬度高、韧性强的优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的一种基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料及其制备方法做进一步的描述。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
一种基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料，其特征在于，它由A、B、C组分组成，按重量份数计A、B、C组分组成比为1:1:5；其中，A组分组成为：86%快干自乳化丙烯酸型水性环氧树脂固化剂、14%双（柠檬酸二乙酯）二丙氧基锆螯合物；B组分为12%乙二醇单缩水甘油醚、88%环氧树脂E-44；C组分组成为：24%的重量分数为30%水玻璃、4%氧化铝、22%硅酸铝纤维粉、12%玄武岩短纤（0.2cm）、13%碳纤维短纤T700（0.2cm）、25%水。
实施例2
一种基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料，其特征在于，它由A、B、C组分组成，按重量份数计A、B、C组分组成比为1:1.5:5.3；其中，A组分组成为：92%快干自乳化丙烯酸型水性环氧树脂固化剂、8%双烷氧基双（4-氨基苯甲酸酰氧基）锆酸酯；B组分为15%三羟甲基丙烷单缩水甘油醚、85%环氧树脂E-44；C组分组成为：30%的重量分数为30%水玻璃、3%硫酸铝钾、25%硅酸铝纤维粉、10%玄武岩短纤（0.4cm）、15%碳纤维短纤T800（0.4cm）、17%水。
实施例3
一种基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料，其特征在于，它由A、B、C组分组成，按重量份数计A、B、C组分组成比为1:2:6；其中，A组分组成为：85%快干自乳化丙烯酸型水性环氧树脂固化剂、15%烷氧基三（乙烯基-乙氧基）锆酸酯；B组分为5%二甘醇单缩水甘油醚、95%环氧树脂EPON828；C组分组成为：20%的重量分数为30%水玻璃、5%硫酸铝、20%硅酸铝纤维粉、15%玄武岩短纤（0.5cm）、10%碳纤维短纤T800（0.5cm）、30%水。
实施例1-3所述的基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料由以下方法制备：
A组分制备：将配方量的快干自乳化丙烯酸型水性环氧树脂固化剂、锆酸酯偶联剂加入到分散装置中，以500±100r/min分散15±5min，出料包装，即为B组分；B组分制备：将配方量的活性稀释剂、环氧树脂加入到分散装置中，以500±100r/min分散15±5min，出料包装，即为B组分；C组分制备：将配方量的30%水玻璃、含铝化合物、硅酸铝纤维粉、玄武岩短纤、碳纤维短纤、水加入到分散装置中，以800±100r/min分散30±5min，出料包装，即为C组分。
分别将实施例1-3制备所得的A、B、C三组分混合均匀，将灌浆料均匀倒入模具中成型，完全固化后，性能测试结果如下表：
完全固化时间 固化后密度 固结体强度 干粘结强度 湿粘结强度
实施例1 68min 1.08g/cm<sup>3</sup> 53MPa 4.8MPa 3.9MPa
实施例2 75min 1.02g/cm<sup>3</sup> 52MPa 4.5MPa 3.7MPa
实施例3 78min 1.03g/cm<sup>3</sup> 49MPa 4.5MPa 3.4MPa
尽管本发明已作了详细说明并引用了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。

Claims (8)

1.一种基于水性环氧体系的高粘结力高强度化学灌浆材料，其特征在于，由A、B、C组分组成，按重量份数计A、B、C组分组成比为1:1:5-1:2:6；其中，A组分组成为：85%-92%快干自乳化丙烯酸型水性环氧树脂固化剂、8%-15%锆酸酯偶联剂；B组分为5%-15%活性稀释剂、85%-95%环氧树脂；C组分组成为：20%-30%的重量分数为30%水玻璃、3%-5%含铝化合物、20%-25%硅酸铝纤维粉、10%-15%玄武岩短纤、10%-15%碳纤维短纤、10%-37%水。
2.根据权利要求1所述的基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料，其特征在于，所述的快干自乳化丙烯酸型水性环氧树脂固化剂有效成分重量百分数为60-80%，无效成分为乙醇，有效成分结构如下：
其中x、y、z均小于10，M+为Na+、K+、NH4+，R1、R2、R3为H或CH3，R4为亲油性乳化基团，R5-NH-为溶剂型环氧树脂固化剂。
3.根据权利要求1所述的基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料，其特征在于，所述的锆酸酯偶联剂为双（柠檬酸二乙酯）二丙氧基锆螯合物、烷氧基三（乙烯基-乙氧基）锆酸酯、双烷氧基双（4-氨基苯甲酸酰氧基）锆酸酯、烷氧基三（乙二胺基N-乙氧基）锆酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料，其特征在于，所述的活性稀释剂为三羟甲基丙烷单缩水甘油醚、三甘醇单缩水甘油醚、二甘醇单缩水甘油醚、乙二醇单缩水甘油醚中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料，其特征在于，所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂，优选为双酚A环氧树脂，进一步地，优选为市售型号为E-44、E-51、EPON828中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料，其特征在于，所述的含铝化合物为氧化铝、硫酸铝、硫酸铝钾、氯化铝、硝酸铝中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料，其特征在于，所述的硅酸铝纤维粉、玄武岩短纤、碳纤维短纤在市场上购买；所述的玄武岩短纤、碳纤维短纤的长度为0.2-0.5cm；所述的碳纤维短纤优选为市售T700、T800型号。
8.一种如权利要求1所述的基于水性环氧体系的高粘结力高强度灌浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A组分制备：将配方量的快干自乳化丙烯酸型水性环氧树脂固化剂、锆酸酯偶联剂加入到分散装置中，以500±100r/min分散15±5min，出料包装，即为B组分；B组分制备：将配方量的活性稀释剂、环氧树脂加入到分散装置中，以500±100r/min分散15±5min，出料包装，即为B组分；C组分制备：将配方量的30%水玻璃、含铝化合物、硅酸铝纤维粉、玄武岩短纤、碳纤维短纤、水加入到分散装置中，以800±100r/min分散30±5min，出料包装，即为C组分。
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