CN109762140B - 一种环氧砂浆用的固化剂组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环氧砂浆用的固化剂组合物及其制备方法，其由改性聚醚胺和改性脂肪胺构成，改性聚醚胺与改性脂肪胺的投料质量比为0.8‑2.0∶1；其中改性聚醚胺由聚醚胺固化剂、烷基酚和2,4,6‑三(二甲氨基甲基)苯酚反应后再与苯甲醇反应而制成，述改性脂肪胺由辛基缩水甘油醚和三乙烯四胺反应而制成；制备方法：先分别制备改性聚醚胺和改性脂肪胺，然后按配方比例混合，即制成；本发明的固化剂组合物相比于现有技术中常规的固化剂能够赋予环氧砂浆与PVC具有极好的粘接力，并兼具优异的力学性能和耐久性能，施工性好，能够适应混凝土动态变形。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种环氧砂浆用的固化剂组合物及其制备方法。
背景技术
目前，粘贴PVC(聚氯乙烯)的主流产品是氯丁橡胶，然而其含有大量溶剂，粘贴时气味较大，同时如果氯丁橡胶涂刷不均匀，粘贴PVC后，易出现空鼓导致工程失败，同时氯丁橡胶无法适应混凝土变形缝的形变，导致PVC工程出现隐患。
目前，现有技术中也有采用环氧砂浆处理桥梁伸缩缝或混凝土伸缩缝结构，如中国发明专利CN105541180A，此专利采用二元胺D2000和D230混合后作为环氧树脂固化剂，虽然能够使得制备的环氧砂浆具有一定柔性，能够吸收冲击应力，但是对于PVC基材例如PVC防水卷材粘接力较差，难以将PVC防水卷材牢牢地粘贴在混凝土基体上，且随着混凝土伸缩缝的变形，PVC防水卷材极易脱落，进而导致PVC工程的失败。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种改进的环氧砂浆用的固化剂组合物，其应用于环氧砂浆后能够赋予环氧砂浆与PVC具有极好的粘接力，并兼具优异的力学性能和耐久性能，施工性好，能够适应混凝土动态变形。
本发明同时还提供了一种环氧砂浆用的固化剂组合物的制备方法。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：
一种环氧砂浆用的固化剂组合物，所述固化剂组合物由改性聚醚胺和改性脂肪胺构成，所述改性聚醚胺与所述改性脂肪胺的投料质量比为0.8-2.0∶1；其中所述改性聚醚胺由聚醚胺固化剂、烷基酚和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚反应后再与苯甲醇反应而制成，所述改性脂肪胺由辛基缩水甘油醚和三乙烯四胺反应而制成。
根据本发明的一些优选方面，在制成所述改性聚醚胺的过程中，所述聚醚胺固化剂、所述烷基酚、所述2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚和所述苯甲醇的投料质量比为3-11∶1.5-7∶0.3-2∶1。
根据本发明的一些优选方面，所述聚醚胺固化剂为聚醚胺230和/或聚醚胺400。
根据本发明的一些优选方面，所述烷基酚为壬基酚和/或十二烷基酚。
根据本发明的一些优选方面，在所述聚醚胺固化剂、所述烷基酚和所述2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚的反应过程中，所述反应的温度为室温。
根据本发明的一些优选方面，在制成所述改性聚醚胺的过程中，加入苯甲醇后的所述反应在温度50-60℃下进行。
根据本发明的一些优选方面，在制成所述改性脂肪胺的过程中，所述辛基缩水甘油醚与所述三乙烯四胺的投料摩尔比为1∶1.0-1.2.
根据本发明的一些优选方面，在制成所述改性脂肪胺的过程中，所述反应在温度40-70℃下进行。
根据本发明的一些优选方面，所述改性脂肪胺通过如下方法制备而得：在温度40-55℃下将所述辛基缩水甘油醚滴加至所述三乙烯四胺中，然后升温至60-70℃下继续反应而制成。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的环氧砂浆用的固化剂组合物的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)制备改性聚醚胺：先使所述聚醚胺固化剂、烷基酚和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚反应，制成中间体，然后加入苯甲醇反应，制成所述改性聚醚胺；
(2)制备改性脂肪胺：使所述辛基缩水甘油醚和所述三乙烯四胺反应而制成所述改性脂肪胺；
(3)按配方量称取步骤(1)制备的改性聚醚胺和步骤(2)制备的改性脂肪胺，混合，即制成所述环氧砂浆用的固化剂组合物。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明的固化剂组合物，通过自制的改性聚醚胺和改性脂肪胺复配而成，将其应用于环氧砂浆后，使得环氧砂浆相比主流的氯丁橡胶更环保，且更能适应混凝土变形缝、伸缩缝的变形；再者，相比现有技术中的环氧砂浆，韧性、耐久性以及强度更好，同时还不易粉化脱落、具有良好的施工性能，对PVC卷材具有极其优异的粘接能力，可以伴随混凝土伸缩或变形缝的形变而共同运动，进而可以极好地保证PVC卷材与混凝土之间的粘附附着，从而实现对混凝土伸缩或变形缝的修补与防水等操作。
具体实施方式
基于现有技术中处理桥梁伸缩缝或混凝土伸缩缝结构存在的不足，本发明针对环氧砂浆用的固化剂进行改进，提出了一种组合物，该固化剂组合物由改性聚醚胺和改性脂肪胺构成，所述改性聚醚胺与所述改性脂肪胺的投料质量比为0.8-2.0∶1；其中所述改性聚醚胺由聚醚胺固化剂、烷基酚和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚反应后再与苯甲醇反应而制成，所述改性脂肪胺由辛基缩水甘油醚和三乙烯四胺反应而制成。相比于现有技术中的常用聚醚胺固化剂更能适用于以环氧树脂为基体的环氧砂浆，其能够赋予环氧砂浆更好的韧性、耐久性以及强度，同时还不易粉化脱落、具有良好的施工性能，对PVC卷材具有极其优异的粘接能力，可以伴随混凝土伸缩或变形缝的形变而共同运动，进而可以极好地保证PVC卷材与混凝土之间的粘附附着，从而实现对混凝土伸缩或变形缝的修补与防水等操作。
优选地，在制成所述改性聚醚胺的过程中，所述聚醚胺固化剂、所述烷基酚、所述2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚和所述苯甲醇的投料质量比为3-11∶1.5-7∶0.3-2∶1。
优选地，所述聚醚胺固化剂为聚醚胺230和/或聚醚胺400。
优选地，所述烷基酚为壬基酚和/或十二烷基酚。
优选地，在所述聚醚胺固化剂、所述烷基酚和所述2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚的反应过程中，所述反应的温度为室温。
优选地，在制成所述改性聚醚胺的过程中，加入苯甲醇后的所述反应在温度50-60℃下进行。
优选地，在制成所述改性脂肪胺的过程中，所述辛基缩水甘油醚与所述三乙烯四胺的投料摩尔比为1∶1.0-1.2.
优选地，在制成所述改性脂肪胺的过程中，所述反应在温度40-70℃下进行。
优选地，所述改性脂肪胺通过如下方法制备而得：在温度40-55℃下将所述辛基缩水甘油醚滴加至所述三乙烯四胺中，然后升温至60-70℃下继续反应而制成。
同时还提供了一种上述所述的环氧砂浆用的固化剂组合物的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)制备改性聚醚胺：先使所述聚醚胺固化剂、烷基酚和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚反应，制成中间体，然后加入苯甲醇反应，制成所述改性聚醚胺；
(2)制备改性脂肪胺：使所述辛基缩水甘油醚和所述三乙烯四胺反应而制成所述改性脂肪胺；
(3)按配方量称取步骤(1)制备的改性聚醚胺和步骤(2)制备的改性脂肪胺，混合，即制成所述环氧砂浆用的固化剂组合物。
根据本发明的一个具体方面，将上述固化剂组合物按照如下方式应用于环氧砂浆中：
所述环氧砂浆的原料包括A组分和B组分，所述A组分的原料包括环氧树脂和第一助剂，所述B组分的原料包括固化剂组合物和第二助剂。
优选地，所述A组分与所述B组分的投料质量比为1∶1.0-1.05。
优选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E51和/或双酚A型环氧树脂E44。
优选地，所述第一助剂包括第一分散剂、第一填料、稀释剂、第一流变剂和第一消泡剂。
进一步地，以质量百分含量计，A组分中，环氧树脂占60-70％，第一分散剂0.5-1％，第一填料占20-30％，稀释剂占5-10％，第一流变剂2-4％和第一消泡剂占0.5-1％。
具体地，所述第一分散剂包括BYK-163，所述第一填料包括石英砂、玻璃粉，所述稀释剂包括环氧丙烷丁基醚，所述第一流变剂包括DeuRheo 229，所述第一消泡剂包括BYK-065。
优选地，所述第二助剂包括第二分散剂、第二填料、第二流变剂和第二消泡剂。
进一步地，以质量百分含量计，B组分中，改性聚醚胺占20-30％，改性脂肪胺占15-25％，第二分散剂占0.5-1％，第二填料占50-60％，第二流变剂占5-10％和第二消泡剂占0.5-1％。
具体地，所述第二分散剂包括Disponer904，所述第二填料包括石英砂、玻璃粉，所述第二流变剂包括BENGEL 828，所述第二消泡剂包括Defom 6500。
根据本发明的一个具体方面，本发明同时还提供了上述所述的环氧砂浆的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)A组分的制备：按配方称取各原料，先使部分第一助剂和环氧树脂混合，然后再加入剩余第一助剂，混匀，制成A组分；
(2)B组分的制备：按配方称取各原料，将改性聚醚胺和改性脂肪胺混合后，加入第二助剂，混匀，制成B组分；
(3)环氧砂浆的制备：按配方称取A组分和B组分，然后混合，制成所述环氧砂浆。
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
在以下实施例中，如无特别说明，所有原料均来自于商购或者通过本领域的常规方法制备而得。下述中，第一分散剂为德国BYK-163，第一流变剂为海名斯德谦流变剂DeuRheo 229，第一消泡剂毕克BYK-065，第二分散剂为德谦Disponer904，第二流变剂为海名斯德谦BENGEL 828，第二消泡剂为海名斯德谦Defom 6500。
实施例1
本实施例提供一种环氧砂浆用的固化剂组合物，由改性聚醚胺(23份)、改性脂肪胺(20份)构成；
其中，所述改性聚醚胺通过如下方法获得：所述改性聚醚胺由聚醚胺固化剂、烷基酚和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚反应后再与苯甲醇反应而制成；具体地，将聚醚胺230(50份)倒入反应釜中，室温下以300-500r/min转速搅拌，在搅拌过程中加入壬基酚(30份)和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(10份)，反应1.5小时，然后加入苯甲醇(10份)，升温至55℃，继续反应1.5小时并停止加热，抽真空至1KPa以下，抽取挥发物，制成改性聚醚胺；
所述改性脂肪胺由辛基缩水甘油醚和三乙烯四胺反应而制成；具体地，将将三乙烯四胺(1mol)投入到反应瓶中，开启搅拌，转速控制在200-300r/min，在50℃下逐滴滴入辛基缩水甘油醚(1mol)，滴加时间控制在2小时，滴加完成后，将温度升至65℃，继续反应3小时，降温至50℃，制成改性脂肪胺。
将其应用于环氧砂浆，具体为：
所述环氧砂浆的原料包括A组分和B组分，所述A组分与所述B组分的投料质量比为1∶1；
所述A组分的原料包括双酚A型环氧树脂E51(65份)、第一分散剂(1份)、石英砂(20份)、环氧丙烷丁基醚(10份)、第一流变剂(3份)和第一消泡剂(1份)；
所述B组分的原料包括固化剂组合物(改性聚醚胺(23份)、改性脂肪胺(20份))、第二分散剂(1份)、石英砂(50份)、第二流变剂(5份)和第二消泡剂(1份)；
制备所述环氧砂浆：
(1)A组分的制备：按配方称取各原料，先使环氧丙烷丁基醚和环氧树脂混合均匀，然后再加入第一分散剂、石英砂、第一流变剂和第一消泡剂，混匀，制成A组分；
(2)B组分的制备：按配方称取各原料，将改性聚醚胺和改性脂肪胺混合后，加入第二分散剂、石英砂、第二流变剂和第二消泡剂，混匀，制成B组分；
(3)环氧砂浆的制备：按配方称取A组分和B组分，然后混合，即制成所述环氧砂浆用的固化剂组合物。
实施例2
本实施例提供一种环氧砂浆用的固化剂组合物，其基本同实施例1，区别仅在于：所述改性聚醚胺通过如下方法获得：所述改性聚醚胺由聚醚胺固化剂、烷基酚和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚反应后再与苯甲醇反应而制成；具体地，将聚醚胺400(45份)倒入反应釜中，室温下以300-500r/min转速搅拌，在搅拌过程中加入十二烷基酚(32份)和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(8份)，反应2小时，然后加入苯甲醇(15份)，升温至58℃，继续反应2小时并停止加热，抽真空至1KPa以下，抽取挥发物，制成改性聚醚胺。
应用于环氧砂浆的方法同实施例1。
实施例3
本实施例提供一种环氧砂浆用的固化剂组合物，其基本同实施例1，区别仅在于：固化剂组合物由改性聚醚胺(22份)、改性脂肪胺(22份)构成；其中所述改性脂肪胺由辛基缩水甘油醚和三乙烯四胺反应而制成；具体地，将将三乙烯四胺(1mol)投入到反应瓶中，开启搅拌，转速控制在250r/min，在50℃下逐滴滴入辛基缩水甘油醚(1.1mol)，滴加时间控制在2小时，滴加完成后，将温度升至60℃，继续反应2小时，降温至50℃，制成改性脂肪胺。
应用于环氧砂浆的方式中，与实施例1的区别在于：
所述A组分的原料包括双酚A型环氧树脂E44(60份)、第一分散剂(1份)、石英砂(25份)、环氧丙烷丁基醚(9份)、第一流变剂(4份)和第一消泡剂(1份)；
所述B组分的原料包括改性聚醚胺(22份)、改性脂肪胺(22份)、第二分散剂(0.5份)、石英砂(50份)、第二流变剂(5份)和第二消泡剂(0.5份)。
对比例1
基本同实施例1，区别仅在于：B组分中的改性聚醚胺为常用的市售聚醚胺固化剂D230。
对比例2
基本同实施例1，区别仅在于：B组分中的改性脂肪胺为常用的市售脂肪胺固化剂。
性能测试
将上述实施例1-3以及对比例1-2所制备的环氧砂浆用于填充混凝土伸缩缝并粘贴PVC，测得各方面性能如下表1所示。
下述各性能按照如下标准或方法测定：
与混凝土粘接强度(标准条件)：内标Q/320584 PBT021-2018，具体按GB/T22374-2018中6.3.1.2.3.2及6.3.9；
与混凝土粘接强度(浸水后)：内标Q/320584 PBT021-2018，具体按GB/T22374-2018中6.3.1.2.3.2及6.3.9；
与钢表面粘接强度：内标Q/320584 PBT021-2018，具体为按GB/T22374-2018中6.3.1.2.3.2及6.3.9，将其中的混凝土板换成不锈钢板；
与PVC的粘接强度：内标Q/320584 PBT021-2018，具体为按GB/T22374-2018中6.3.1.2.3.2及6.3.9，将其中的混凝土板换成PVC板；
抗压强度：内标Q/320584 PBT021-2018，具体为按GB/T2567-2008中5.2规定；
表干时间：内标Q/320584 PBT021-2018，具体为按GB/T1728-1979规定，表干按乙法规定，实干按甲法规定；
实干时间：内标Q/320584 PBT021-2018，具体为按GB/T1728-1979规定，表干按乙法规定，实干按甲法规定。
表1
由表1可知，本发明制成的固化剂组合物应用于以环氧树脂为基体的环氧砂浆后，相比于现有技术中常用的固化剂，能够赋予环氧砂浆更好的效果，例如在与混凝土粘接强度、与钢表面粘接强度、与PVC的粘接强度、实干时间等方面能够取得更优异的综合性能，尤其是在与PVC的粘接强度方面具有明显的优势，完全能够适用于处理混凝土变形缝的PVC工程中并取得极为优异的效果。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种固化剂组合物在环氧砂浆中的应用，所述环氧砂浆的原料包括A组分和B组分，所述A组分的原料包括环氧树脂、第一助剂，所述B组分的原料包括固化剂、第二助剂，其特征在于，所述固化剂为固化剂组合物，所述固化剂组合物由改性聚醚胺和改性脂肪胺构成，所述改性聚醚胺与所述改性脂肪胺的投料质量比为0.8-2.0∶1；其中所述改性聚醚胺由聚醚胺固化剂、烷基酚和2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚反应后再与苯甲醇反应而制成，所述聚醚胺固化剂为聚醚胺230和/或聚醚胺400，所述改性脂肪胺由辛基缩水甘油醚和三乙烯四胺反应而制成。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，在制成所述改性聚醚胺的过程中，所述聚醚胺固化剂、所述烷基酚、所述2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚和所述苯甲醇的投料质量比为3-11∶1.5-7∶0.3-2∶1。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述烷基酚为壬基酚和/或十二烷基酚。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，在所述聚醚胺固化剂、所述烷基酚和所述2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚的反应过程中，所述反应的温度为室温。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，在制成所述改性聚醚胺的过程中，加入苯甲醇后的所述反应在温度50-60℃下进行。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，在制成所述改性脂肪胺的过程中，所述辛基缩水甘油醚与所述三乙烯四胺的投料摩尔比为1∶1.0-1.2。
7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，在制成所述改性脂肪胺的过程中，所述反应在温度40-70℃下进行。
8.根据权利要求1所述的环氧砂浆用的固化剂组合物，其特征在于，所述改性脂肪胺通过如下方法制备而得：在温度40-55℃下将所述辛基缩水甘油醚滴加至所述三乙烯四胺中，然后升温至60-70℃下继续反应而制成。
9.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述第一助剂包括第一分散剂、第一填料、稀释剂、第一流变剂和第一消泡剂；以质量百分含量计，A组分中，环氧树脂占60-70%，第一分散剂0.5-1%，第一填料占20-30%，稀释剂占5-10%，第一流变剂2-4%和第一消泡剂占0.5-1%；
所述第二助剂包括第二分散剂、第二填料、第二流变剂和第二消泡剂；以质量百分含量计，B组分中，改性聚醚胺占20-30%，改性脂肪胺占15-25%，第二分散剂占0.5-1%，第二填料占50-60%，第二流变剂占5-10%和第二消泡剂占0.5-1%。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述第一分散剂包括德国BYK-163，所述第一填料包括石英砂，所述稀释剂包括环氧丙烷丁基醚，所述第一流变剂包括海名斯德谦DeuRheo 229，所述第一消泡剂包括毕克BYK-065；
所述第二分散剂包括德谦Disponer904，所述第二填料包括石英砂，所述第二流变剂包括海名斯德谦BENGEL 828，所述第二消泡剂包括海名斯德谦Defom 6500。
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