CN109715583A - 双组分灰泥物料及其用途 - Google Patents

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Abstract

双组分灰泥物料包含树脂组分(A)和固化剂组分(B),所述树脂组分(A)包含作为可固化成分的至少一种可自由基固化的树脂,所述固化剂组分(B)包含用于树脂组分(A)的可自由基固化的树脂的固化剂,其中树脂组分(A)和/或固化剂组分(B)含有作为另外的成分的至少一种无机添加物。根据本发明,无机添加物包含具有至少7.0μm的中值粒度d50和4.0nm至30.0nm的孔径的过渡型氧化铝。

Description

双组分灰泥物料及其用途
技术领域
本发明涉及双组分灰泥物料,其具有包含至少一种可自由基固化的树脂的树脂组分(A)和用于树脂组分(A)的树脂的固化剂组分(B)。本发明的主题还有灰泥物料用于化学固定部件的用途,所述部件如引入矿物基底中的钻孔中的锚固螺纹栓、配筋、螺纹套管和螺栓。
背景技术
为了在矿物基底,如混凝土、天然石材或灰泥中安全固定部件,如锚固螺纹栓、配筋、螺纹套管和螺栓,首先以相应尺寸在矿物基底中钻出用于容纳待固定的部件的钻孔。随后从钻孔清除钻孔粉尘,然后在树脂组分与固化剂组分混合之后将双组分灰泥物料引入钻孔。此后将待固定的部件插入用灰泥物料填充的钻孔并调整。在灰泥物料硬化之后,通过树脂组分与固化剂组分的反应,实现部件在矿物基底中的牢固保持。
如此固定的部件的承载特性取决于多个影响因素,所述影响因素通常被分类为内部和外部因素。内部影响因素包括灰泥物料的化学组成、其制备方法和灰泥物料的包装,所述包装典型地包括存在于两个分开的容器中的组分。
外部影响因素尤其包括钻孔净化的类型,矿物基底的品质,例如混凝土的品质,其湿度及其温度以及钻孔制备的类型。
由EP 0 432 087和EP 0 589 831已知基于氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯树脂的双组分灰泥物料,其通过自由基聚合来硬化。
现有技术中已知的并且作为化学复合销钉使用的基于自由基固化性反应树脂的灰泥物料已经显示出在干燥和潮湿的钻孔中的良好的负载值。然而,在反应树脂固化时出现的聚合收缩导致灰泥体积的减小。由此可能导致复合销钉的性能减退。
发明内容
因此与已知的现有技术相反,一直需要在钻孔中具有良好粘着性的双组分灰泥物料,其易于加工并具有改进的机械性质。
特别地,本发明的目的在于提供基于自由基固化性反应树脂的灰泥物料,其可以作为化学复合销钉使用并且持久地显示出良好的负载值。
已出人意料地显示,该目的通过根据权利要求1所述的双组分灰泥物料来实现。
根据本发明的灰泥物料的优选的实施方案在从属权利要求中给出,其可选地可以彼此组合。
此外,本发明的主题是所述物料用于将部件如锚固螺纹栓、配筋、螺纹套管和螺栓化学固定在存在于矿物基底,优选混凝土中的钻孔中的用途。
在一般形式下,本发明包括具有树脂组分(A)和固化剂组分(B)的双组分灰泥物料,所述树脂组分(A)含有作为可固化成分的至少一种可自由基固化的树脂,所述固化剂组分(B)含有用于树脂组分(A)的可自由基固化的树脂的固化剂,其中树脂组分(A)和/或固化剂组分(B)含有作为另外的成分的至少一种无机添加物。根据本发明,无机添加物包括具有至少7.0μm的中值粒度d50和4.0nm至30nm范围内的孔径的过渡型氧化铝。
使用根据本发明的双组分灰泥物料固定部件既在干燥的经净化的钻孔的情况下,又在半净化的和/或湿的钻孔的情况下提供高的负载值,所述负载值相对于常规物料明显提高并且此外经过长的时间保持稳定。出人意料地,使用从一定的中值粒度起与在选定范围内的孔径结合的过渡型氧化铝导致聚合收缩率的明显降低,这是采用其它氧化铝如刚玉或具有高比表面积的填料如多孔二氧化硅达不到的。当使用聚合收缩率降低性过渡型氧化铝时,物料的固化过程并不改变。只是缩短了直到开始固化的时间。
“双组分灰泥物料”在本发明的意义上理解为由可固化树脂组分和用于所述树脂组分的固化剂组分组成的灰泥物料,其中所述树脂组分和所述固化剂组分彼此分开地储存,使得在储存期间固化剂组分不与树脂组分进行反应。通过在应用灰泥物料之前立即混合固化剂组分与反应性树脂,开始反应性树脂的固化。
过渡型氧化铝是这样的氧化铝,其不以热力学稳定的刚玉相(α-氧化铝)存在。通过将氢氧化铝如勃姆石或三羟铝石加热至高于1000℃的温度产生α-氧化铝。相反地在较低的煅烧温度时形成所谓的过渡型氧化铝,其晶相可以取决于煅烧温度和起始原料而变化。过渡型氧化铝具有高的孔隙率和高的比表面积。此外,还将过渡型氧化铝称为活性的,因为它具有催化性质并且可以通过化学吸附分子进行吸附。
“中值粒度d50”理解为粒度分布的中值,在该中值的情况下,所试验的样本中的所有微粒的50%小于给出的d50值。
“孔径”是指通过氮气吸附和氮气解吸测定的样本中的最常见的孔径。
优选地,无机添加物包含至少一种过渡型氧化铝以及另外的物质,所述另外的物质选自无机填料、水硬性或可缩聚的无机化合物,其改性剂和混合物。
特别优选地,无机添加物包括填料,所述填料可以包含在树脂组分(A)中和/或固化剂组分(B)中。合适的填料的实例为石英、玻璃、刚玉、瓷器、陶土、重晶石、石膏(Leichtspat)、石膏、滑石和/或白垩以及其砂、粉或成型体形式,优选纤维或珠形式的混合物。
根据本发明的另一优选实施方案,无机添加物另外包含水硬性或可缩聚的无机化合物,如水泥和/或石膏,优选不含氧化铁或贫氧化铁的水泥,如铝酸盐水泥。水硬性或可缩聚的无机化合物优选包含在树脂组分(A)中。固化剂组分(B)在该情况下除了固化剂和用于固化剂减敏的可选包含的水以外还包含用于水硬性或可缩聚无机化合物的固化的另外的水。
最后,树脂组分(A)中和/或固化剂组分(B)中的无机添加物还可以含有另外的无机改性剂,如增稠剂、液化剂(Verflüssiger)和触变剂,例如沉淀法或气相二氧化硅、膨润土和/或高岭土。
根据优选的实施方案,过渡型氧化铝在灰泥物料中以0.5至10体积百分比,优选1至8体积百分比的份额存在。采用低于0.5体积百分比的过渡型氧化铝的份额没有达到聚合收缩率的明显降低。在超过10体积百分比的过渡型氧化铝的份额的情况下,灰泥物料的聚合收缩率可能重新上升并且物料的加工变得困难。
过渡型氧化铝的中值粒度d50优选为至少12.0μm,优选至少14.0μm,更优选至少25.0μm并且特别优选至少35μm。通过使用具有给定的中值粒度d50的过渡型氧化铝,灰泥物料的聚合收缩率可以降低至低于3%,优选低于2.5%,更优选低于2%,或甚至低于1%。聚合收缩率在此和在下文是指灰泥床在固化之前和之后的百分比厚度变化。中值粒度的进一步增加似乎并不显著影响聚合收缩率。因此出于灰泥物料的流动性和加工的观点,可以自由选择中值粒度d50的上限。
优选使用具有高达120μm的中值粒度d50的过渡型氧化铝。
根据另一优选实施方案,用于根据本发明的灰泥物料中的过渡型氧化铝具有在4nm至15nm范围内的孔径。非多孔的α-氧化铝并不显示出聚合收缩率的降低。具有超过30nm的孔径的过渡型氧化铝同样显示出与具有相当的中值粒度d50但具有更小孔径的那些相比没那么强的聚合收缩率的降低。
无机添加物,包括过渡型氧化铝,可以在灰泥物料中以50至80重量百分比份额存在,基于物料的总重量计。在超过80重量百分比的无机添加物的份额的情况下,不在能够安全地加工物料,因为由于高度填充的物料的高粘度,不再可以达到均匀的混合。尽管原则上可以使用低填充的物料,但是不太优选。
灰泥物料的组分(A)中的可自由基固化的树脂优选包括氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯树脂和/或(甲基)丙烯酸酯改性的环氧树脂。
为了制备合适的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯树脂,可以使至少二官能的异氰酸酯与一种或更多种羟基官能的烯属不饱和化合物反应,尤其是与羟基官能的(甲基)丙烯化合物反应。
用于制备氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯树脂的至少二官能的异氰酸酯可以为芳族异氰酸酯,脂族异氰酸酯,尤其是脂环族异氰酸酯和含异氰酸酯基团的预聚物,其也可以彼此混合使用。
合适的脂族和芳族异氰酸酯的实例包括间亚苯基二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯、六亚甲基-1,6-二异氰酸酯、四亚甲基-1,4-二异氰酸酯、环己烷-1,4-二异氰酸酯、六氢甲苯二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、甲氧基苯基-2,4-二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、4,4'-联苯二异氰酸酯、3,3'-二甲氧基-4,4'-联苯二异氰酸酯、3,3'-二甲基-4,4'-联苯二异氰酸酯、3,3'-二甲基二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、4,4',4”-三苯基甲烷三异氰酸酯、聚亚甲基聚苯基异氰酸酯(PMDI)、甲苯-2,4,6-三异氰酸酯和4,4'-二甲基二苯基甲烷-2,2',5,5'-四异氰酸酯。
将二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、二苯基甲烷-2,4'-二异氰酸酯及其混合物统称为MDI,并且所有都可以使用。将甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯及其混合物统称为TDI,并且同样所有都可以使用。
优选地,多异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚合的二苯基甲烷二异氰酸酯(PMDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、己烷二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)及其混合物。
同样可以使用通过化学计量过量的任意多异氰酸酯与作为增链剂的异氰酸酯反应性化合物反应制备的异氰酸酯预聚物,其可选地与上述芳族和脂族异氰酸酯混合使用。
这类增链剂的实例为二元醇,如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇和聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇和聚丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇和二乙醇胺,另外的芳族醇,如双酚A和双酚F或其乙氧基化的产物、氢化产物和/或卤化产物,更多元的醇,如甘油、三羟甲基丙烷、己三醇和季戊四醇;含羟基的聚醚,例如脂族或芳族环氧乙烷和/或更高级环状醚(如氧化乙烯、氧化丙烯、氧化苯乙烯和呋喃)的低聚物;在主链中包含芳族结构单元的聚醚,例如双酚A和F的聚醚;以及基于上述醇和聚醚与二羧酸或其酸酐,如己二酸、邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸或六氢邻苯二甲酸、HET酸、马来酸、富马酸、衣康酸、癸二酸等的含羟基的聚酯。
具有芳族结构单元的增链剂用于树脂的链刚性化。具有不饱和结构单元的羟基化合物,如富马酸可以在固化期间用于提高交联密度。作为增链剂的支化或星形羟基化合物,尤其是包含其结构单元的三元醇或更多元的醇以及聚醚和/或聚酯产生交联的或星形的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,其具有在反应性稀释剂中的改进的溶解度和树脂的低粘度。
用于制备树脂组分(A)的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯树脂的羟基官能的(甲基)丙烯化合物优选为(甲基)丙烯酸羟基烷基酯,如(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸聚氧亚乙酯、(甲基)丙烯酸聚氧亚丙酯,或多元醇的含羟基的(甲基)丙烯酸酯,如季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯和新戊二醇单(甲基)丙烯酸酯。
在此和在下文使用的名称“(甲基)丙烯”或“…(甲基)丙烯…”表示该名称应当包括丙烯酰基团以及甲基丙烯酰基团。
这样进行至少二官能的异氰酸酯与羟基官能的烯属不饱和化合物的反应,使得如此获得的树脂组分(A)的可自由基聚合的树脂基本上不含游离异氰酸酯基团。基本上不含在此表示树脂具有小于2%的NCO含量,优选小于1%,并且特别优选小于0.3%。为此以超过异氰酸酯基团的化学计量过量使用羟基官能的烯属不饱和化合物。
作为另外的可自由基聚合的树脂,可以例如使用乙烯基酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、不饱和聚酯树脂及其混合物,单独或还与上述(聚)氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯一起。
不饱和聚酯树脂通过不饱和二羧酸如邻苯二甲酸和/或间苯二甲酸、马来酸和富马酸与二醇的反应获得。
作为环氧(甲基)丙烯酸酯,通常使用(甲基)丙烯酸与双酚A、双酚F或酚醛清漆的缩水甘油醚的缩合物。
可自由基聚合的树脂优选以10至35重量百分比份额存在于灰泥物料中。
根据本发明的优选的实施方案,在所有上述实施方案中的树脂组分(A)含有作为另外的成分的至少一种反应性稀释剂,所述反应性稀释剂具有至少一个烯属不饱和基团。合适的反应性稀释剂尤其是(甲基)丙烯酸酯化合物以及烯丙基化合物和乙烯基化合物。
合适的反应性稀释剂描述于EP1935860A1和DE19531649A1中。树脂混合物优选含有(甲基)丙烯酸酯作为反应性稀释剂,其中特别优选选择脂族或芳族C5-C15-(甲基)丙烯酸酯。合适的实例包括:(甲基)丙烯酸羟丙酯、1,2-乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,3-丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,2-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯(BDDMA)、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯乙酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、乙基三甘醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲氨基甲酯、(甲基)丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸三甲基环己酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯基氧乙酯和/或三环戊二烯基二(甲基)丙烯酸酯、双酚-A-(甲基)丙烯酸酯、酚醛清漆环氧二(甲基)丙烯酸酯、二-[(甲基)丙烯酰-马来酰基]-三环-5.2.1.0.2,6-癸烷、巴豆酸二环戊烯氧基乙酯、3-(甲基)丙烯酰-氧甲基-三环-5.2.1.0.2,6-癸烷、(甲基)丙烯酸3-(甲基)环戊二烯基酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯和萘烷基(Decalyl)-2-(甲基)丙烯酸酯;PEG二(甲基)丙烯酸酯,如PEG200二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸丙酮缩甘油(Solketal)酯,(甲基)丙烯酸环己酯、苯氧基乙基二(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯,(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯和(甲基)丙烯酸降冰片酯。
原则上,还可以使用其它常用的可自由基聚合的化合物,单独或与(甲基)丙烯酸酯混合使用,例如苯乙烯,α-甲基苯乙烯,烷基化的苯乙烯,如叔丁基苯乙烯,二乙烯基苯和烯丙基化合物,其中其强制性标注的代表是优选的。
特别优选的反应性稀释剂是(甲基)丙烯酸羟丙酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯和丁二醇-1,2-二(甲基)丙烯酸酯。
反应性稀释剂一方面用作可自由基聚合的树脂的溶剂,另一方面用作参与树脂组分的自由基聚合的共聚物。使用反应性稀释剂导致固化的灰泥物料在矿物基底和/或待固定的部件的表面上的粘着性的进一步改进。
反应性稀释剂在灰泥物料中优选以0至25重量百分比,特别优选4至25重量百分比份额存在。所有可自由基聚合的化合物在灰泥物料优选以高达最高50重量百分比份额存在。反应性稀释剂比可自由基固化的树脂的重量比例可以优选处于2:1至1:5,优选2:1至1:2范围内。
根据本发明的另一优选实施方案,树脂组分(A)含有至少一种用于固化剂的促进剂。通常添加至树脂混合物中的合适的促进剂是本领域技术人员已知的。这例如是胺,优选叔胺和/或金属盐。
合适的胺选自以下化合物,其例如描述于申请US 2011071234 A1中:二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、正丙胺、二正丙胺、三正丙胺、异丙胺、二异丙胺、三异丙胺、正丁胺、异丁胺、叔丁胺、二正丁胺、二异丁胺、三异丁胺、戊胺、异戊胺、二异戊胺、己胺、辛胺、十二胺、月桂胺、硬脂胺、氨基乙醇、二乙醇胺、三乙醇胺、氨基己醇、乙氧基氨基乙烷、二甲基-(2-氯乙基)胺、2-乙基己胺、双-(2-氯乙基)胺、2-乙基己胺、双-(2-乙基己基)胺、N-甲基硬脂胺,二烷基胺,乙二胺、N,N'-二甲基乙二胺、四甲基乙二胺、二亚乙基三胺、全甲基二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、1,2-二氨基丙烷、二亚丙基三胺、三亚丙基四胺、1,4-二氨基丁烷、1,6-二氨基己烷、4-氨基-1-二乙氨基戊烷、2,5-二氨基-2,5-二甲基己烷、三甲基六亚甲基二胺、N,N-二甲氨基乙醇、2-(2-二乙氨基乙氧基)乙醇、双-(2-羟乙基)-油胺、三-[2-(2-羟基-乙氧基)-乙基]胺、3-氨基-1-丙醇、甲基-(3-氨基丙基)醚、乙基-(3-氨基丙基)醚、1,4-丁二醇-双(3-氨基丙基醚)、3-二甲氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、1-二乙氨基-2-丙醇、二异丙醇胺、甲基-双-(2-羟丙基)-胺、三-(2-羟丙基)胺、4-氨基-2-丁醇、2-氨基-2-甲基丙醇、2-氨基-2-甲基-丙二醇、2-氨基-2-羟基甲基丙二醇、5-Ai乙氨基-2-戊酮、3-甲氨基-丙腈、6-氨基己酸、11-氨基十一酸、6-氨基-己酸乙酯、11-氨基己酸异丙基酯、环己胺、N-甲基环己胺、N,N-二甲基环己胺、二环己胺、N-乙基环己胺、N-(2-羟乙基)-环己胺、N,N-双-(2-羟乙基)-环己胺、N-(3-氨基丙基)-环己胺、氨基甲基环己烷、六氢甲基苯胺、六氢苯甲胺、苯胺、N-甲基苯胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、N,N-二丙基苯胺、异丁基苯胺、甲基苯胺类、二苯基胺、羟乙基苯胺、双-(羟乙基)苯胺、氯苯胺、氨基酚类、氨基苯甲酸及其酯、苄胺、二苄胺、三苄胺、甲基二苄基胺、α-苯基乙基胺、二甲苯胺、二异丙基苯胺、十二烷基苯胺、氨基萘、N-甲氨基萘、N,N-二甲氨基萘、N,N-二苄基萘、二氨基环己烷、4,4'-二氨基-二环己基甲烷、二氨基-二甲基-二环己基甲烷、亚苯基二胺、亚甲苯基二胺、二氨基联苯、萘二胺、甲基苯胺类、联苯胺类、2,2-双-(氨基苯基)-丙烷、氨基苯甲醚、氨基-硫代酚、氨基二苯基醚、氨基甲酚类、吗啉、N-甲基吗啉、N-苯基吗啉、羟乙基吗啉、N-甲基吡咯烷、吡咯烷、哌啶、羟乙基哌啶、吡咯类、吡啶类、喹啉类、吲哚类、假吲哚类、咔唑类、吡唑类、咪唑类、噻唑类、嘧啶类、喹喔啉类、氨基吗啉、二吗啉乙烷、[2,2,2]-二氮杂双环辛烷和N,N-二甲基-对甲基苯胺。
合适的胺是苯胺衍生物和N,N-双烷基芳基胺,如N,N,-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、N,N-二甲基-对甲基苯胺、N,N-双(羟基烷基)芳基胺、N,N-双(2-羟乙基)苯胺、N,N-双(2-羟乙基)甲基苯胺、N,N-双(2-羟丙基)苯胺、N,N-双(2-羟丙基)甲基苯胺、N,N-双(3-甲基丙烯酰基-2-羟丙基)-对甲基苯胺、N,N-二丁氧基羟丙基-对甲基苯胺和4,4'-双(二甲氨基)二苯基甲烷。
聚合物胺,如通过N,N-双(羟基烷基)苯胺与二羧酸的缩聚或通过氧化乙烯和这些胺的加聚获得的那些,同样适合作为促进剂。
合适的金属盐例如为辛酸钴或环烷酸钴(Cobaltnaphthenoat)以及羧酸钒、羧酸钾、羧酸钙、羧酸铜、羧酸萌或羧酸锆。
树脂混合物可以另外含有共促进剂,尤其是当使用过渡金属作为促进剂时。取决于所选择的过渡金属化合物,本领域技术人员能够选择合适的共促进剂,以达到期望的固化性质。如果将钴化合物用作促进剂,则共促进剂优选为胺和/或1,3-二氧代化合物。如果将铜化合物用作促进剂,则共促进剂优选为胺、乙酰基乙酰胺、钾盐、咪唑和/或没食子酸盐/酯或其混合物。如果将锰化合物用作促进剂,则共促进剂优选为1,3-二氧代化合物、硫醇和/或钾盐或锂盐或其混合物。如果将铁化合物用作促进剂,则共促进剂优选为1,3-二氧代化合物和/或硫醇,优选与碱金属盐组合。合适的1,3-二氧代化合物为乙酰丙酮、乙酰乙酸酯/盐和乙酰基乙酰胺。
促进剂和/或共促进剂优选以0至3重量百分比,优选0.01-2重量%的份额包含于灰泥物料中。
此外,树脂组分(A)可以含有一种或更多种常规阻聚剂用于将树脂混合物针对过早的聚合稳定化和用于调节胶凝时间,优选以0至0.5重量百分比的份额,基于灰泥物料的总重量计。作为阻聚剂,合适的是对于可自由基聚合的化合物常规使用的阻聚剂,如本领域技术人员已知的那些。
优选地,灰泥物料,尤其是树脂组分(A)包含至少一种阻聚剂,选自酚类化合物以及可选地非酚类化合物,如稳定的自由基和/或吩噻嗪。
作为酚类阻聚剂,其通常是商业自由基固化性反应性树脂的成分,考虑酚,如2-甲氧基苯酚、4-甲氧基苯酚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基苯酚、2,4,6-三甲基苯酚、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、4,4'-硫代-双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4'-次异丙基二苯酚、6,6'-二叔丁基-4,4'-双(2,6-二叔丁基苯酚)、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯酚、2,2'-亚甲基-二对甲酚、焦儿茶酚和丁基焦儿茶酚类,如4-叔丁基焦儿茶酚、4,6-二叔丁基焦儿茶酚,氢醌类,如氢醌、2-甲基氢醌、2-叔丁基氢醌、2,5-二叔丁基氢醌、2,6-二叔丁基氢醌、2,6-二甲基氢醌、2,3,5-三甲基氢醌,苯醌、2,3,5,6-四氯-1,4-苯醌、甲基苯醌、2,6-二甲基苯醌、萘醌,或其两种或更多种的混合物。
作为非酚类阻聚剂,优选考虑吩噻嗪类,如吩噻嗪和/或其衍生物或组合,或稳定的有机自由基,如加尔万氧基(Galvinoxyl)自由基和N-氧基自由基。
合适的稳定的N-氧基自由基(硝酰基自由基)可以在1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-醇(也称为TEMPOL)、1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-酮(也称为TEMPON)、1-氧基-2,2,6,6-四甲基-4-羧基-哌啶(也称为4-羧基-TEMPO)、1-氧基-2,2,5,5-四甲基吡咯烷、1-氧基-2,2,5,5-四甲基-3-羧基吡咯烷(也称为3-羧基-PROXYL)、铝-N-亚硝基苯基羟胺、二乙基羟胺中选择,如DE199 56 509中所描述。此外合适的N-氧基化合物是肟类,如乙醛肟、丙酮肟、甲基乙基酮肟、水杨酸肟、苯并肟、乙二肟、二甲基乙二肟、丙酮-O-(苄氧羰基)肟等。此外,在羟基基团对位取代的嘧啶醇化合物或吡啶醇化合物可以作为稳定剂使用,如在DE 102011077248 B1中所描述。
取决于所期望的树脂混合物的性质和用途,所述的阻聚剂可以单独或者作为其中两种或更多种的组合使用。
根据特别的实施方案,灰泥物料包含酚类阻聚剂,所述酚类阻聚剂可以与过渡性氧化铝形成键并且因此通过与用于灰泥物料中的过渡型氧化铝的相互作用,可以有利于聚合收缩率的降低。
酚类化合物结合至过渡型氧化铝的能力可以通过HPLC-试验来确定。为此将酚类化合物以形成0.5%溶液(w/w)的情况下溶于1,4-丁二醇-二甲基丙烯酸酯(BDDMA)。将所述溶液的一部分作为参比样品用于HPLC测量。向25g溶液掺入6g待试验的氧化铝,在Speedmixer中混合并且静置1小时。然后将大致等量的上清液和参比样品吸收在约1ml乙腈中并且在HPLC柱(Reprosil-PurTM C-18 AQ,5μm)上用水/乙腈作为洗脱液分离。将如此获得的色谱标准化为BDDMA峰。当所试验的样品的色谱图中的酚类化合物的最大峰高为参比样品中的最大峰高的最多20%,优选最高10%时,酚类化合物能够与过渡型氧化铝结合。
可以与过渡性氧化铝形成键的优选的酚类阻聚剂例如为具有两个或更多个羟基的空间不受阻酚类,特别优选氢醌、取代的氢醌,例如4-甲氧基苯酚、苯醌和焦儿茶酚以及其衍生物,如叔丁基焦儿茶酚、4-甲基焦儿茶酚、3,5-二叔丁基焦儿茶酚和3,4-二羟基苯甲醛。
非常特别优选地,前述酚类阻聚剂与硝酰基化合物,尤其是与稳定的硝酰基自由基(也被称为N-氧基自由基)一起用于使灰泥物料稳定化。优选的是N-氧基自由基,如哌啶基-N-氧基或四氢吡咯-N-氧基,如在DE 19531649 A1中所描述。
特别优选使用4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧基(在下文称为Tempol)作为另外的阻聚剂用于使灰泥物料稳定化。
最后,灰泥物料还可以含有另外的有机添加物,如基于硅烷化合物的粘着性改进剂,如本领域技术人员例如由EP 2 371 782 A2和WO 2011/072789 A1已知。
在根据本发明的双组分灰泥物料的固化剂组分(B)中所含有的用于树脂组分(A)的可自由基聚合的树脂的固化剂包含优选至少一种有机过氧化物,例如过氧化二苯甲酰、甲基乙基酮过氧化物、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化环己酮、月桂基过氧化物、过氧化枯烯和/或过氧化-2-乙基己酸叔丁酯。
有机过氧化物优选是减敏的,尤其是通过添加水作为减敏剂和/或溶剂。合适的固化剂组分是本领域技术人员已知的和市场上可得的。
为了调节合适的粘度,固化剂组分(B)可以含有一定份额的另外的无机填料和改性剂,如触变剂。
根据本发明优选的是使用不含水的固化剂组分,其中固化剂通过惰性填料减敏。这种固化剂组分例如以商品名PerkadoxTM由Akzo Nobel可得。使用不含水的固化剂组分有助于进一步增强使用过渡型氧化铝和焦儿茶酚或焦儿茶酚衍生物作为阻聚剂之间的协同相互作用,从而即使使用少量过渡氧化铝也可以进一步降低灰泥物料的聚合收缩率。
根据本发明的双组分灰泥物料优选以药筒、胶桶或薄膜袋的形式存在,其特征在于,其包括两个或更多个彼此分开的室,在所述室中将灰泥物料的树脂组分(A)和固化剂组分(B)反应抑制性地彼此分开布置。
根据本发明的双组分灰泥物料的树脂组分(A)优选可以具有以下组成:
5至45重量%份额的可自由基固化的树脂;
0至25重量%份额的反应性稀释剂;
0至3重量%份额的促进剂;
0至5重量%份额的阻聚剂;和
50至80重量%份额的至少一种无机添加物;
其中全部份额的总和为100重量百分比,和其中无机添加物包含至少一种具有至少7μm的中值粒度d50的孔径的过渡型氧化铝。
过渡型氧化铝优选具有至少12μm,更优选至少14μm或至少25μm,并且特别优选至少35μm的中值粒度,其中中值粒度的上限优选可以为高达120μm。
过渡型氧化铝的中值孔径根据本发明处于4nm至30nm,优选4.5nm至20nm,特别优选4.5nm至15nm范围内。
树脂组分(A)中的过渡型氧化铝的份额优选处于0.5至20重量百分比,优选1至10重量百分比范围内。
固化剂组分(B)优选包含10至25重量百分比份额的固化剂,45至90重量百分比份额的填料和改性剂以及0至30重量百分比份额的水。
为了应用灰泥物料,将树脂组分(A)和固化剂组分(B)彼此混合,其中如此选择树脂组分(A)比固化剂组分(B)的重量比例,使得树脂组分在与固化剂组分混合之后可靠地固化。通过树脂组分(A)中的阻聚剂的份额和固化剂组分(B)中的减敏剂的份额,可以调节混合物的胶凝时间并且因此调节用于加工经混合的物料的可支配时间。优选地,树脂组分(A)比固化剂组分(B)的重量比例处于4:1至7:1的范围内,和具有反应性稀释剂的可自由基固化的树脂比固化剂的重量比例处于10:1至15:1范围内。
根据本发明的双组分灰泥物料可以有利地具有树脂组分(A)和固化剂组分(B)的以下总组成:
5至50重量%份额的可自由基固化的树脂;
0至25重量%份额的反应性稀释剂;
0.5至5重量%份额的有机过氧化物;
0至0.5重量%份额的聚合促进剂;
2至20重量百分比份额的至少一种过渡型氧化铝;
10至78重量%份额的另外的无机添加物;和
0至10重量%份额的水;
其中物料的全部份额的总和为100重量百分比。
根据本发明,过渡型氧化铝具有至少7μm,优选至少12μm,更优选至少14μm或至少25μm,并且特别优选至少35μm的中值粒度d50。过渡型氧化铝的平均孔径根据本发明处于4nm至30nm,优选4.5nm至20nm,特别优选4.5nm至15nm范围内。
灰泥物料中的过渡型氧化铝的份额优选处于0.5至15重量百分比,优选1至10重量百分比范围内。
为了目标应用,将树脂组分(A)和固化剂组分(B)从分开的室中排空并在合适的装置例如静态混合器、Speedmixer或溶解器中混合。然后将由树脂组分(A)和固化剂组分(B)组成的混合物借助已知的灌注装置引入事先清洁的钻孔中。随后将待固定的部件插入灰泥物料并调整。固化剂组分(B)的固化剂引发树脂组分(A)的自由基聚合,使得灰泥物料在环境条件下在几小时内固化。
本发明的主题因此还有根据本发明的双组分灰泥物料用于将部件,尤其是锚固螺纹栓、配筋、螺纹套管和螺栓化学固定在存在于矿物基底,优选混凝土中的钻孔中的用途。
附图说明
从下面参考附图对优选实施例的描述,本发明的其它优点将变得显而易见。在图中:
-图1显示了示出了根据过渡型氧化铝的中值粒度的聚合收缩率的图;
-图2显示了示出取决于钢套管的底部缺口深度的在钢套管测试中测定的灰泥物料的复合应力的图。
所使用的氧化铝的试验
晶相
所使用的氧化铝的晶相借助X射线衍射法测定。X射线采用Cu-X光管产生。用于晶相的定性和定量分析的所需结构模型取自PDF卡片索引(粉末衍射文件)和ICSD卡片索引(无机晶体结构数据库)。
粒度
粒度分析采用Beckman Coulter公司的仪器LS 13320使用激光衍射法进行。所使用的测量仪器的可检测的粒度范围为0.017μm至2000μm。为了测量将样品用去离子水悬浮并且用超声处理30秒。然后将一部分悬浮液引入仪器的测量池中。为了测定d5值、d50值和d95值,使用体积分布。用于评价的d50值描述了分布的中值。这意味着样品中的微粒的50体积%小于d50值给出的粒度。
比表面积和孔分析
所试验的样品的根据BET的比表面积和孔尺寸采用Quantachrome公司的NOVAtouchTM LX4仪器测定。作为用于测定等温吸附的测量气体,使用氮气。孔尺寸分布根据Barret,Joyner和Halenda的方法(BJH法)测定。然后可以从等温线的解吸分支计算样品的孔径分布。作为分布的表征,确定样品解吸物的最常见孔径。因此,“孔径”被理解为样品的最常见的孔径。
灰泥物料的试验
聚合收缩率
灰泥物料的收缩行为通过在固化时借助激光测量灰泥床的线性厚度变化来确定。为了进行测量,将2.5g在Speedmixer中以1000转/分混合10秒的灰泥物料用抹刀施加在钢板上,所述钢板左右被2.5mm高的调整垫片限定。在灰泥上铺上0.5mm厚的钢板作为反射体。采用另一个钢板,将灰泥与反射板一起压平至2.5mm的高度。灰泥床的厚度因此为正好2mm。为了测量重新去除上部钢板,并且通过激光束在反射板上的反射测定在固化期间和之后的灰泥床的厚度变化。进行至少5次测量并且取平均值。聚合收缩率指明了基于灰泥床在固化前的厚度计的经固化的灰泥床的厚度的百分比变化。
参考与不含过渡型氧化铝的灰泥物料相比实现的收缩率降低,评价对聚合收缩率计算的值,并分为以下的组:
非常明显:聚合收缩率<1.0%
明显:聚合收缩率1.0%至2.3%
轻微:聚合收缩率2.3%至3.1%
无:聚合收缩率>3.1%
聚合动力学
为了测定焓和聚合反应速率,采用Mettler-Toledo公司的测量装置进行DSC测量。为了DSC测量,将约100mg灰泥物料引入刚玉坩埚中,聚合反应在21℃以等温方式进行。作为参比坩埚,同样使用刚玉坩埚。由于放热反应,在DSC迹线中可见明显的峰,由此测定每克所使用的灰泥物料的焓。此外,借助逆转反应的转化曲线确定反应速率。
粘结应力
为了测定用双组分灰泥物料达到的粘结应力,将经混合的灰泥放入具有确定几何形状和确定灰泥填充高度(嵌入深度)的钢套管中,然后借助定心辅助装置将锚杆置于填充砂浆的钢套管的中心。在灰泥在室温固化至少12小时之后,将样品借助于螺纹适配器拧入拉伸试验机(产品类型:Zwick Roell Z050,50kN)。将样品用拉力以限定的速率负荷直至失效。连续记录相应的力-距离相关性。分别进行五次单独测量并且计算失效时最大力的平均值。
为了进行测量,使用具有M8螺纹的锚杆和具有以下几何形状的钢套管:
底部缺口深度:0.35+/-0.02mm
底部缺口宽度:3mm
嵌入深度:36mm
内径:14mm
将由这些测量确定的复合应力定义为失效时的最大力与所使用的锚杆的剪切面积(锚杆M8:904.3mm2)的商。
实施例
在下文借助优选的实施例描述本发明,然而并不以任何方式限制性地理解本发明。
基于氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯树脂的双组分灰泥物料
实施例1(对比)
首先由此提供双组分灰泥物料的树脂组分(A):将34.5g丙烯酸酯树脂与44.2g石英砂、18.5g铝酸盐水泥和2.8g作为触变剂的疏水性气相法二氧化硅在溶解器中在真空下均质化成无空气泡的多孔物料。丙烯酸酯树脂混合物的组成在下表1中给出。将以该方式获得的树脂组分(A)引入胶桶中。
表1:丙烯酸酯树脂混合物的组成
质量百分比
氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯反应性稀释剂 97.31
促进剂 2.30
焦儿茶酚 0.27
4-叔丁基焦儿茶酚 0.09
Tempol 0.03
作为双组分灰泥物料的固化剂组分(B),使用具有35重量百分比的固体份额的含水过氧化苯甲酰悬浮液,其中含有64重量%石英粉形式的填料、1重量%气相二氧化硅和35重量%过氧化苯甲酰。固化剂组分(B)中的过氧化苯甲酰的份额因此为12.25重量%并且水份额为22.75重量%,基于固化剂组分(B)的重量计。将固化剂组分(B)充入第二胶桶中。
为了作为灰泥物料用于固定部件,将树脂组分(A)和固化剂组分(B)从胶桶中挤出,并且通过静态混合器搅拌或在溶解器中混合,由此开始这些组分的反应,使反应性树脂和可选的水泥固化。将反应中的物料注入钻孔,然后引入并调节待固定的部件。
树脂组分(A)比固化剂组分(B)的重量比例为4.8:1,其中将具有反应性稀释剂的氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯比过氧化苯甲酰的比例调节至13.5:1。在所有实施例中保持该可自由基固化的组分比固化剂的比例。
根据实施例1的灰泥物料显示出约3.4%的聚合收缩率。
实施例2至14
以与实施例1中给出的相同方式制备灰泥物料,其中各自将5体积百分比的铝酸盐水泥用氧化铝交换。因此使树脂物料的体积保持恒定。配方的计算基于氧化铝密度为4g/cm3。所有使用的氧化铝都是市售产品。
对通过混合树脂组分(A)和固化剂组分(B)获得的灰泥物料测定聚合收缩率。在一些灰泥物料的情况下通过添加过渡型氧化铝强烈缩短胶凝时间,使得不能进行收缩率测量。在这样的情况下,通过添加更高份额的阻聚剂延长胶凝时间。
所使用的氧化铝的晶相和订购来源以及使用氧化铝制备的灰泥物料的收缩率降低在下表2中给出。
表2:氧化铝
实施例 氧化铝 晶相 供应商 收缩率降低
2 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-KNO θ/η iolitec nanomaterials 明显
3 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-INO θ/η iolitec nanomaterials 轻微
4 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-活化的,中性 θ/γ Sigma Aldrich 非常明显
5** Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-气相*** δ/η Cabot
6** Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-煅烧 α Sigma Aldrich 轻微
7** Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-融合 α Sigma Aldrich
8** Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-Chempur α Chempur
9 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-γ-iolitec γ* iolitec nanomaterials 轻微
10 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-SCCa 5/150 γ* Sasol 非常明显
11 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-SCCa 5/90 δ* Sasol 非常明显
12 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-SCFa 140 γ/δ* Sasol 明显
13 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-SBa 90 δ/θ* Sasol 明显
14 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-TH 100/90 θ/η* Sasol 轻微
*根据制造商说明书的晶相
**对比实施例
***仅2.3体积百分比
在使用氧化铝Al2O3-气相法时,因为强的增稠效果,可以将仅约2.3体积百分比引入灰泥物料中。
由表2的实施例可以得出,聚合收缩率明显受到所使用的氧化铝类型影响。具有聚合收缩率降低效果的全部氧化铝都是过渡型氧化铝。氧化铝可以参考收缩率降低划分成四个组。第一组由三种过渡型氧化铝(Al2O3-活化的,中性;Al2O3-SCCa 5/150和Al2O3-SCCa 5/90)组成,其将聚合收缩率明显地降低至低于1%。下一组包括三种过渡型氧化铝(Al2O3-KNO、Al2O3-SCFa 140和Al2O3-SBa 90),其将收缩率降低至约1.3%至1.6%。然后接下来是具有约2.3至2.7%的聚合收缩率的四种氧化铝。第四组的氧化铝与根据实施例1的物料相比保持对聚合收缩率没有影响。
所述实施例另外显示,聚合收缩率的降低另外受到氧化铝的粒度的影响。所使用的过渡型氧化铝的粒度分布在表3中给出。
表3:粒度分布
实施例 氧化铝 收缩率降低 d5[μm] d50[μm] d95[μm] d5/d95
2 Al2O3-KNO 明显 4.5±0.0 34.3±0.1 93.2±0.33 0.05±0.00
3 Al2O3-INO 轻微 2.4±0 20.3±1.8 78.1±7.6 0.03±0.00
4 Al2O3-活化的,中性 非常明显 48.3±1.0 102.5±0.5 158.8±0.7 0.30±0.00
5** Al2O3-气相法 0.1±0.0 0.16±0.0 0.43±0.1 0.26±0.07
6** Al2O3-煅烧 轻微 16.7±2.0 73.5±2.3 130.5±1.6 0.13±0.01
7** Al2O3-熔融 13.9±0.0 31.0±0.1 68.5±0.3 0.20±0.00
8** Al2O3-Chempur 0.3±0.0 2.6±0.8 28.7±11.3 0.01±0.00
9 Al2O3-γ-iolitec 轻微 0.5±0.5 14.8±8.3 56.1±20.4 0.01±0.01
10 Al2O3-SCCa 5/150 非常明显 10.6±1.8 66.8±1.3 114.3±1.0 0.09±0.02
11 Al2O3-SCCa 5/90 非常明显 34.1±13.7 76.5±6.1 134.7±3.4 0.25±0.10
12 Al2O3-SCFa 140 明显 2.9±0.1 30.6±1.5 99.3±5.4 0.03±0.00
13 Al2O3-SBa 90 明显 3.3±0.4 29.5±3.3 84.9±3.4 0.04±0.00
14 Al2O3-TH 100/90 轻微 3.5±0.1 33.5±0.1 93.6±0.5 0.04±0.00
**对比实施例
在图1中描绘了相对聚合收缩率的过渡型氧化铝的中值粒度。由该图可看出,从约25μm的中值粒度开始出现聚合收缩率明显降低,而从约14μm的中值粒度开始可以达到轻微的收缩率降低。
α-氧化铝即使在更高的中值粒度的情况下也不显示出明显的收缩率降低。根据实施例4使用过渡型氧化铝Al2O3-活化的,中性制备的灰泥物料(将其在球磨机中研磨约15分钟)在7.1μm的中值粒度d50的情况下仅显示出3%的轻微的收缩率降低。在仅5分钟的研磨时长并且因此调节的活化的中性Al2O3的中值粒度为12.0μm的情况下,可以观察到将收缩率降低改进至约2.6%。通过缩短研磨时间至3min获得的具有约20μm的中值粒径的活化的中性Al2O3产生具有约1.8%的聚合收缩率的灰泥物料。这些测量同样显示,灰泥物料的聚合收缩率受到所使用的过渡型氧化铝的粒度的决定性影响。
由过渡型氧化铝的BET测量不能看出比表面积(BET)与聚合收缩率之间的关系。然而,对于过渡型氧化铝TH100/90测定的27.0nm的孔径表明,所使用的过渡型氧化铝中的过大的孔会增加灰泥物料的聚合收缩率。过渡型氧化铝的优选的孔径因此处于约5至15nm的范围内。
以5体积百分比的份额使用根据实施例1的灰泥物料中的具有11至130μm的中值粒度d50和在3至15nm范围内的孔径的多孔二氧化硅出人意料地并不导致聚合收缩率的降低。
实施例15至19
以与实施例1中给出的相同方式制备灰泥物料,其中各自将树脂组分(A)中的不同体积份额的铝酸盐水泥用相应份额的过渡型氧化铝Al2O3-KNO交换。因此使树脂物料的体积保持恒定。对通过在Speedmixer中混合树脂组分(A)和固化剂组分(B)获得的灰泥物料测定聚合收缩率。获得的结果在下表4中给出。
表4
在表4中示出的结果显示,从灰泥物料中的过渡型氧化铝的约1体积百分比的份额开始出现聚合收缩率的明显降低。在从约10%开始的更高的体积份额的情况下,只能低劣地加工所试验的物料。
由根据实施例16的灰泥物料的DSC测量显而易见的是,添加过渡型氧化铝既不影响反应焓,又不影响固化速率。只能确定胶凝时间缩短,这可以通过添加其它阻聚剂补偿。所用过渡氧化铝的pH对收缩率的降低也没有影响。所使用的过渡型氧化铝的pH值同样对收缩率降低没有影响。
实施例20至24
以与实施例1中给出的相同方式用不同的阻聚剂制备灰泥物料。各自制备的灰泥物料的树脂组分(A)的组成在下表5中给出。实施例21至24中的活化的中性Al2O3的份额相当于灰泥物料的1体积百分比。
在表5中,
Tempol表示4-羟基-2,2-6,6-四甲基-哌啶-1-氧基,
BHT表示叔丁基羟基甲苯,
BK表示焦儿茶酚,
tBBK表示4-叔丁基焦儿茶酚。
表5:树脂组分(A)的组成
所述实施例显示,具有空间不受阻的酚,如焦儿茶酚或tBBK的灰泥物料产生非常明显的收缩率降低。采用其它二元酚,如氢醌、3,4-二羟基苯甲醛、3,5-二叔丁基焦儿茶酚和4-甲基焦儿茶酚获得同样的结果。然而,在不存在酚类阻聚剂的情况下和/或在使用空间受阻的酚类,如BHT的情况下,不能测量到明显的收缩率降低。该结果可归因于观察到酚类阻聚剂,尤其是具有两个或更多个羟基的那些,显示出与过渡型氧化铝的强相互作用,表明酚羟基与氧化铝表面的共价键。空间受阻的酚类如BHT相反地不能与过渡型氧化铝形成键。
实施例25
为了制备具有无水固化剂组分的双组分灰泥物料,首先提供具有在下表6中给出的组成的树脂组分(A)。将混合物在溶解器中在真空下均质化成不含空气泡的多孔物料。将以该方式获得的树脂组分(A)引入胶桶中。
表6:树脂组分(A)
作为固化剂组分(B),使用以名称PerkadoxTM市售可得的无水过氧化苯甲酰混合物,其通过惰性填料降敏。在该固化剂组分中含有19至22重量百分比份额的过氧化二苯甲酰和78至81重量百分比的填料。将固化剂组分(B)充入第二胶桶中。
然后将树脂组分(A)和固化剂组分(B)在Speedmixer中混合并且测定聚合收缩率。固化剂组分(B)中的可自由基聚合的组分(具有反应性稀释剂的甲基丙烯酸酯树脂)比固化剂的重量比例为13.5:1。
根据实施例25的灰泥物料显示出1.6%的聚合收缩率。由此证明,固化剂组分(B)中的水不是收缩率降低所必需的,并且当使用无水固化剂组分时,即使少量过渡型氧化铝也足以实现明显的收缩率降低。
实施例26
为了制备具有引入含水固化剂组分(B)中的过渡型氧化铝的双组分灰泥物料,将在实施例1中给出的树脂组分(A)与在下表7中给出的固化剂组分(B)在Speedmixer中混合并且测量聚合收缩率。引入灰泥物料中的过渡型氧化铝的量相当于1体积百分比。
表7:固化剂组分(B)
根据实施例26的灰泥物料与对比实施例1相比,并不显示出聚合收缩率的降低。不受理论束缚,可以假设固化剂组分(B)中的过渡型氧化铝由于在较长时间内与水接触而失活和/或与酚类阻聚剂的相互作用而受到阻碍。
实施例27
测定粘结应力
使用具有根据实施例1和16至18的树脂组合物的灰泥物料获得的粘结应力整理在下表8中:
表8:灰泥物料的粘结应力
如有表8中列出的结果可看出,根据本发明的双组分灰泥物料与根据对比实施例1的物料相比,并没有显示在钢套管测试中的锚杆的粘着性的负载值的劣化。
采用变型的钢套管重复上述测量,其中在底部缺口宽度为3mm时,钢套管的底部缺口深度在25μm与350μm之间变化。
在图2中图示了根据实施例1的参比物料和根据实施例16、17和18的双组分灰泥物料的锚杆底部缺口宽度与粘结应力的关系。可看出的是,根据实施例18的灰泥物料由于较低的收缩率导致所有所测试的底部缺口深度的基本恒定的粘结应力,而根据实施例1的参比物料在较低的底部缺口深度的较光滑的表面的情况下更容易失效并且仅在具有从200μm开始的底部缺口深度的粗糙表面的情况下才具有足够的拉出强度。同时可以看出,灰泥物料的聚合收缩率越低,复合销钉的性能越好。对于具有高聚合收缩率的灰泥物料而言,与具有低聚合收缩率的灰泥物料相比,用灰泥物料实现的粘结应力对钢套筒的底部缺口深度的依赖性明显更大。
实施例28
灰泥物料在过大的钻孔中的负载值
为了测定用双组分灰泥物料实现的负载值,使用高强度锚固螺纹栓M12或M24,将其楔入具有各个双组分灰泥物料的具有预定直径和钻孔深度为72mm的钻孔。为了该试验,使用具有3.4%的聚合收缩率的根据实施例1和具有1.8%的聚合收缩率的根据实施例17的灰泥物料。在使用金刚石钻头的情况下湿法钻出钻孔,并且用压缩空气(6bar)清洁、冲刷钻孔并且再次用压缩空气吹扫。在室温下在24小时的固化时间之后,通过从中心拔出具有紧密支撑的锚固螺纹栓确定平均失效负载并测定三个锚的平均失效负载。
在其他相同条件下,在直径为相应锚固螺纹栓的1.5倍的超大钻孔上重复实验。
对于平均失效负载确定的值在下表9中给出。
表9:负载值
与根据实施例1的灰泥物料相比,通过将过渡型氧化铝添加至树脂组分(A)不仅可以在湿法钻孔的钻孔的情况下明显改进平均失效负载。还可以表明,平均失效负载在过大的钻孔的情况下不太强烈地降低,因此根据本发明的物料对外部影响是稳定的。

Claims (18)

1.双组分灰泥物料,其具有树脂组分(A)和固化剂组分(B),所述树脂组分(A)包含作为可固化成分的至少一种可自由基固化的树脂,所述固化剂组分(B)包含用于树脂组分(A)的可自由基固化的树脂的固化剂,其中所述树脂组分(A)和/或所述固化剂组分(B)含有作为另外的成分的至少一种无机添加物,其特征在于,所述无机添加物包含具有至少7.0μm的中值粒度d50和4nm至30nm的孔径的过渡型氧化铝。
2.根据权利要求1所述的灰泥物料,其特征在于,所述无机添加物包含至少所述过渡型氧化铝以及一种或更多种另外的物质,所述物质选自无机填料、水硬性或可缩聚的无机化合物、其改性剂和混合物。
3.根据权利要求1或2所述的灰泥物料,其特征在于,所述无机添加物包含填料,优选选自石英、玻璃、刚玉、瓷器、陶土、重晶石、石膏(Leichtspat)、石膏、滑石和/或白垩以及其混合物组成的组的填料。
4.根据前述权利要求任一项所述的灰泥物料,其特征在于,所述无机添加物包含水硬性或可缩聚的无机化合物。
5.根据前述权利要求任一项所述的灰泥物料,其特征在于,所述无机添加物包含另外的无机改性剂,优选增稠剂、液化剂和触变剂以及其混合物。
6.根据前述权利要求任一项所述的灰泥物料,其特征在于,所述灰泥物料中的过渡型氧化铝以0.5至10体积百分比,优选1至8体积百分比的份额存在。
7.根据前述权利要求任一项所述的灰泥物料,其特征在于,所述过渡型氧化铝的中值粒度d50为至少12.0μm,优选至少14.0μm,更优选至少25.0μm和特别优选至少35μm。
8.根据前述权利要求任一项所述的灰泥物料,其特征在于,所述灰泥物料的聚合收缩率为低于3.1%,优选低于2.5%,更优选低于2%并且特别优选低于1%。
9.根据前述权利要求任一项所述的灰泥物料,其特征在于,所述过渡型氧化铝具有高达120μm的中值粒度d50。
10.根据前述权利要求任一项所述的灰泥物料,其特征在于,所述过渡型氧化铝具有在4.5nm至20nm,优选4.5nm至15.0nm范围内的孔径。
11.根据前述权利要求任一项所述的灰泥物料,其特征在于,所述灰泥物料中的无机添加物,包括所述过渡型氧化铝,以50至80重量百分比份额存在,基于物料的总重量计。
12.根据前述权利要求任一项所述的灰泥物料,其特征在于,所述可自由基固化的树脂包括氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯树脂和/或(甲基)丙烯酸酯改性的环氧树脂。
13.根据前述权利要求任一项所述的灰泥物料,其特征在于,所述树脂组分(A)包含选自酚类化合物的至少一种阻聚剂以及可选的选自稳定的自由基和/或吩噻嗪的非酚类化合物。
14.根据权利要求13所述的灰泥物料,其特征在于,所述阻聚剂包含可以与过渡性氧化铝形成键的酚类化合物,优选具有至少两个羟基的酚类化合物,特别优选氢醌和氢醌衍生物,苯醌,焦儿茶酚和焦儿茶酚衍生物,如叔丁基焦儿茶酚,4-甲基焦儿茶酚,3,5-二叔丁基焦儿茶酚和3,4-二羟基苯甲醛及其混合物。
15.根据前述权利要求任一项所述的灰泥物料,其特征在于,所述固化剂组分(B)不含水。
16.根据前述权利要求任一项所述的灰泥物料,其特征在于,所述树脂组分(A)由以下组成:
5至45重量%份额的可自由基固化的树脂;
0至25重量%份额的反应性稀释剂;
0至3重量%份额的促进剂;
0至5重量%份额的阻聚剂;和
50至80重量%份额的至少一种无机添加物;
其中全部份额的总和为100重量百分比,和其中所述无机添加物包含至少一种具有至少7μm的中值粒度d50和4nm至30nm的孔径的过渡型氧化铝。
17.根据前述权利要求任一项所述的灰泥物料,其特征在于,通过混合所述树脂组分(A)和所述固化剂组分(B)能够获得的灰泥物料由以下组成:
5至50重量%份额的可自由基固化的树脂;
0至25重量%份额的反应性稀释剂;
0.5至5重量%份额的有机过氧化物;
0至0.5重量%份额的聚合促进剂;
2至20重量百分比份额的至少一种过渡型氧化铝;
10至78重量%份额的另外的无机添加物;和
0至10重量%份额的水;
其中物料的全部份额的总和为100重量百分比。
18.根据前述权利要求任一项所述的双组分灰泥物料的用途,用于将部件如锚固螺纹栓、配筋、螺纹套管和螺栓化学固定在存在于矿物基底中的钻孔中。
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