CN110423587A - 一种新型碳纤维加固配套用底胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑结构胶技术领域，公开一种新型碳纤维加固配套用底胶，包括质量比为2:0.8～1.2的甲组分和乙组分；所述甲组分包括重量份数的以下组分：E‑51环氧树脂50.0～90.0份；增韧剂2.0～15.0份；稀释剂10.0～50.0份；偶联剂A 0.5～4.0份；表面活性剂0.1～1.5份；所述乙组分包括重量份数的以下组分：改性胺类固化剂80.0～100.0份；附着力促进剂0.5～3.0份；偶联剂B1.0～3.0份；阻燃剂2.0～3.0份；抗氧剂0.5～1.0份。该底胶能够在潮湿界面或非干燥基层界面提高混凝土与找平材料或浸渍树脂界面的粘结强度，封闭混凝土基层的细微孔洞，使得涂刷了浸渍胶的碳纤维片材能够有效的与混凝土基层粘贴密实，形成一个复合性的整体，达到抵抗外力的作用。

Description

一种新型碳纤维加固配套用底胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑结构胶技术领域，特别是涉及一种新型碳纤维加固配套用底胶及其制备方法。
背景技术
随着我国经济建设的不断发展，建筑行业也迎来的快速发展期。人们对建筑结构的安全性越来越重视。无论是出于某些地震带建筑物和桥梁等的加固，还是国内很多老旧建筑物的翻新等都对加固材料提出了更高的要求。
加固的方法很多，比较成熟的有加大截面加固法、外包钢加固法、预应力加固、粘钢加固和喷射混凝土技术等，但是通常都有一定缺陷，除去带有共性的化学腐蚀问题外，像粘钢加固法还会增加构件自重、结构不易处理，施工难度大。对此，目前对碳纤维加固混凝土结构的技术运用的越来越多。
与传统加固法比较，碳纤维加固技术具有高强高效、耐腐蚀性能和耐久性、不增加构建自重及体积、适用面广、便于施工等优点，特别是其不增加构建自重的特点，对于建筑物特别是高层建筑的抗震、加固补强来说，其优异性无与伦比。但是由于传统的施工都是在无水干燥的情况下进行的，对于一些潮湿阴暗环境和多雨季节及其多雨地带的加固施工却无法正常进行，原因是环氧浸渍树脂对潮湿界面的粘结效果不是很好，传统的底胶对潮湿界面的粘结效果不佳。因此有必要研制一种既能够应用于潮湿环境也能够用于正常干燥环境的对混凝土基材和碳纤维浸渍树脂均具有很好粘结力的底胶。同时，提高底胶的耐老化性和防火性能也是十分有必要的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种新型碳纤维加固配套用底胶及其制备方法。该底胶能够在潮湿界面或非干燥基层界面提高混凝土与找平材料或浸渍树脂界面的粘结强度，封闭混凝土基层的细微孔洞，使得涂刷了浸渍胶的碳纤维片材能够有效的与混凝土基层粘贴密实，形成一个复合性的整体，达到抵抗外力的作用。
本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：
一种新型碳纤维加固配套用底胶，包括质量比为2:0.8～1.2的甲组分和乙组分；
所述甲组分包括重量份数的以下组分：
所述乙组分包括重量份数的以下组分：
优选地，所述乙组分中的改性胺类固化剂由质量比为1：2～2：1的酚醛胺类固化剂与改性酰胺基类固化剂复配而成，如1805B、1085C、T-31等。
优选地，所述甲组分中的E-51环氧树脂为液体环氧树脂E-51，其环氧值在0.48～0.54eq/100g。
优选地，所述甲组分中的增韧剂为聚硫橡胶、聚醚树脂、QS-BE中的一种或两种。
优选地，所述甲组分中的稀释剂为苄基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚中的一种或两种。
优选地，所述甲组分中的表面活性剂为乙氧基类非离子型氟碳表面活性剂，商品名为FS0-100。
优选地，所述乙组分中的附着力促进剂为2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚，商品名为DMP-30。
优选地，所述乙组分中的阻燃剂为四氯化邻苯二甲酸二辛酯，商品名为DOTCP。所述乙组分中抗氧剂为β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇，商品名为抗氧剂1076。
优选地，所述甲组分中的偶联剂A为γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(KH-560)；所述乙组分中的偶联剂B为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)。
本发明的另一目的在于公开上述新型碳纤维加固配套用底胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将甲组分配方中的各组分混合并搅拌均匀，得到混合物甲；
(2)将乙组分配方中的各组分混合并搅拌均匀，得到混合物乙；
(3)将混合物甲与混合物乙混合，即得到所述底胶。
本发明的设计原理如下：
(1)本发明通过复配使用酚醛胺类与改性酰胺基类固化剂使体系在潮湿基层有较好的粘结力。
(2)加入了活性稀释剂，通过活性稀释剂来调节体系粘度的同时，降低的力学性能有限，但是使得产品的渗透和浸润能力得到提高，便于更好的与基材粘结，同时还起到一定增韧作用。
(3)选用乙氧基类非离子型氟碳表面活性剂降低体系表面张力，使胶粘剂中对被粘物表面进行有效的浸润和附着，提高胶粘剂的可操作性和粘接强度。
(4)选用偶联剂来提高粘接强度，偶联剂是分子两端含有性质不同的功能性化合物，其一端能与无机物表面反应，另一端则与有机物分子反应，以化学键的形式将两种性质大不相同的材料牢固地结合在一起，偶联剂在两种不同物质之间起着桥梁作用，从而改善了表面性质，增加了界面的粘附性，提高了粘接强度、耐水性、耐热性和耐久性。
(5)使用聚硫橡胶、聚醚树脂、QS-BE，同时对环氧树脂进行增韧；一般对环氧树脂进行增韧，都使用有机橡胶树脂进行增韧，此类增韧剂增韧效果佳，起到了很好的增韧作用。
(6)液体阻燃剂DOTCP为无色透明液体，不仅具有阻燃和增塑的双重功能，还具有良好的光、热稳定性。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明的底胶施工性能佳、成本低、适用性能好，和碳纤维胶一起配套使用，作为各类建筑物的加固补强，提高各类建筑物的使用寿命和安全性能，具有良好的经济意义。
2、本发明的底胶耐老化性好，具有一定的阻燃性能，比普通胶粘剂用底涂更环保，难燃，耐湿热老化性好等特点。
3、本发明的一种新型碳纤维加固配套用底胶与潮湿界面和干燥界面的混凝土基材的粘结强度等性能能够达到GB50728-2011《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》中对底胶的性能要求。
4、本发明一种新型碳纤维加固配套用底胶的制备工艺简便、生产可在常压条件下进行，无三废排放。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但需要说明的是，实施例并不对本发明要求保护范围的构成限制。
实施例1
一种新型碳纤维加固配套用底胶，包括甲组分和乙组分，甲组分和乙组分按重量计的混合比例为2:1。
其中，甲组分包括重量份数的以下组分：71.0份E-51环氧树脂、8.0份增韧剂(聚硫橡胶3份，QS-BE 5份)、18.0份稀释剂(苄基缩水甘油醚8份，丁基缩水甘油醚10份)、2.0份偶联剂A(KH560)、1.0份乙氧基类非离子型氟碳表面活性剂(FS0-100)。
乙组分包括重量份数的以下组分：93.0份改性胺固化剂(45份T-31，48份1805C)、3.0份2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)、2.0份偶联剂B(KH550)、2.0份阻燃剂DOTCP和0.5份抗氧剂1076。
上述底胶的制备方法包括以下步骤：
(1)将甲组分配方中的各组分加入到搅拌机中充分混合搅拌均匀，搅拌时间为30分钟，得到混合物甲；
(2)将乙组分配方中的各组分加入到搅拌机充分混合搅拌均匀，搅拌时间为30分钟，得到混合物乙；
(3)将混合物甲与混合物乙按重量比为2:1混合，即得到所述底胶。
在试验室标准环境下(23℃)，采用实验基材均为刚从水下充分浸泡后的试件，擦干表面明水之后直接成型试验试件：钢-钢拉伸抗剪、与混凝土正拉粘接；并测试了初始粘度和不挥发物含量，将成型好的试件放于湿度≥95％，温度23℃的养护室养护7天后，进行性能测试。测试结果为钢-钢拉伸抗剪切强度：25.2MPa；与混凝土的正拉粘接强度：3.0MPa，且为混凝土内聚破坏；初始粘度585mpa·s；不挥发物含量99.6％，指标超过GB50728-2011《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》中关于结构加固胶粘剂的底胶的性能要求。
实施例2
一种新型碳纤维加固配套用底胶，包括甲组分和乙组分，甲组分和乙组分按重量计的混合比例为2:1。
其中，甲组分包括重量份数的以下组分：68.0份E-51环氧树脂、5.0份增韧剂(QS-BE)、25.0份稀释剂(丁基缩水甘油醚12份、丁二醇二缩水甘油醚13份)、1.5份偶联剂A(KH560)、0.5份乙氧基类非离子型氟碳表面活性剂(FS0-100)。
乙组分包括重量份数的以下组分：95.0份改性胺固化剂(33份T-31，62份1805C)、2.0份2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)、1.0份偶联剂B(KH550)、2.5份阻燃剂DOTCP和0.8份抗氧剂1076。
上述底胶的制备方法包括以下步骤：
(1)将甲组分配方中的各组分加入到搅拌机中充分混合搅拌均匀，搅拌时间为30分钟，得到混合物甲；
(2)将乙组分配方中的各组分加入到搅拌机充分混合搅拌均匀，搅拌时间为30分钟，得到混合物乙；
(3)将混合物甲与混合物乙按重量比为2:1混合，即得到所述底胶。
由于提高了稀释剂的用量，所以产品的初始粘度有所降低，对基材浸润渗透能力略有提高，表现为剪切和拉拔强度的略微提高。
在试验室标准环境下(23℃)，采用实验基材均为刚从水下充分浸泡后的试件，擦干表面明水之后直接成型试验试件：钢-钢拉伸抗剪、与混凝土正拉粘接；并测试了初始粘度和不挥发物含量，将成型好的试件放于湿度≥95％，温度23℃的养护室养护7天后，进行性能测试。测试结果为钢-钢拉伸抗剪切强度：26.6MPa；与混凝土的正拉粘接强度：3.10MPa，且为混凝土内聚破坏；初始粘度598mpa·s；不挥发物含量99.5％，指标超过GB50728-2011《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》中关于结构加固用胶粘剂的底胶的性能要求。
实施例3
一种新型碳纤维加固配套用底胶，包括甲组分和乙组分，甲组分和乙组分按重量计的混合比例为2:1.2。
其中，甲组分包括重量份数的以下组分：71.0份E-51环氧树脂、8.0份增韧剂(聚硫橡胶)、18.0份稀释剂(丁基缩水甘油醚)、2.0份偶联剂A(KH560)、1.0份乙氧基类非离子型氟碳表面活性剂(FS0-100)。
乙组分包括重量份数的以下组分：91.0份改性胺固化剂(50份T-31，41份1805C)、3.0份2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)、2.0份偶联剂B(KH550)、3.0份阻燃剂DOTCP和1.0份抗氧剂1076。
上述底胶的制备方法包括以下步骤：
(1)将甲组分配方中的各组分加入到搅拌机中充分混合搅拌均匀，搅拌时间为30分钟，得到混合物甲；
(2)将乙组分配方中的各组分加入到搅拌机充分混合搅拌均匀，搅拌时间为30分钟，得到混合物乙；
(3)将混合物甲与混合物乙按重量比为2:1.2混合，即得到所述底胶。
对比于实施例1和实施例2，实施例3提高了乙组分的使用比例，固化剂添加量增多了，虽然加快了固化速度，但是减少了对基材的浸润渗透时间，并且多余的固化剂会残留在体系里面从而降低体系的力学性能。
在试验室标准环境下(23℃)，采用实验基材均为刚从水下充分浸泡后的试件，擦干表面明水之后直接成型试验试件：钢-钢拉伸抗剪、与混凝土正拉粘接；并测试了初始粘度和不挥发物含量，将成型好的试件放于湿度≥95％，温度23℃的养护室养护7天后，进行性能测试。测试结果为钢-钢拉伸抗剪切强度：24.7MPa；与混凝土的正拉粘接强度：2.8MPa，且为混凝土内聚破坏；初始粘度545mpa·s；不挥发物含量99.6％，指标超过GB50728-2011《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》中关于结构加固胶粘剂的底胶的性能要求。
实施例4
一种新型碳纤维加固配套用底胶，包括甲组分和乙组分，甲组分和乙组分按重量计的混合比例为2:1。
其中，甲组分包括重量份数的以下组分：71.0份E-51环氧树脂、8.0份增韧剂(聚硫橡胶4份，QS-BE 4份)、20.0份稀释剂(丁基缩水甘油醚10份、丁二醇二缩水甘油醚10份)、1.0份偶联剂A(KH560)、1.0份乙氧基类非离子型氟碳表面活性剂(FS0-100)。
乙组分包括重量份数的以下组分：95.0份改性胺固化剂(33份T-31，62份1805C)、1.0份2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)、1.0份偶联剂B(KH550)、2.8份阻燃剂DOTCP和0.8份抗氧剂1076。
上述底胶的制备方法包括以下步骤：
(1)将甲组分配方中的各组分加入到搅拌机中充分混合搅拌均匀，搅拌时间为30分钟，得到混合物甲；
(2)将乙组分配方中的各组分加入到搅拌机充分混合搅拌均匀，搅拌时间为30分钟，得到混合物乙；
(3)将混合物甲与混合物乙按重量比为2:1混合，即得到所述底胶。
在试验室标准环境下(23℃)，成型试验试件：钢-钢拉伸抗剪、与混凝土正拉粘接；并测试了初始粘度和不挥发物含量，将成型好的试件放于湿度≥95％，温度23℃的养护室养护7天后，进行性能测试。测试结果为钢-钢拉伸抗剪切强度：27.2MPa；与混凝土的正拉粘接强度：3.5MPa，且为混凝土内聚破坏；初始粘度595mpa·s；不挥发物含量99.7％，指标超过GB50728-2011《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》中关于结构加固胶粘剂的底胶的性能要求。
由上述实施例1-4可见，本发明得到的一种新型碳纤维加固配套用底胶各项性能指标超过GB50728-2011《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》中的结构加固胶粘剂的底胶主要性能指标要求，即钢-钢拉伸抗剪切强度≥20.0MPa；与混凝土的正拉粘接强度≥2.5MPa，且为混凝土内聚破坏；混合后初始粘度(23℃)≤600mpa·s；不挥发物含量≥99％。
本发明的底胶具备施工性能佳、成本低、适用性能好的特点，本发明的生产制备工艺简便、生产在常压条件下进行，无三废排放。
其他实施例在实施例1～4的基础上，通过相同方法制得的底胶，包括质量比为2:0.8～1.2的甲组分和乙组分；
甲组分包括重量份数的以下组分：
乙组分包括重量份数的以下组分：
其中，甲组分中的E-51环氧树脂为液体环氧树脂E-51，其环氧值在0.48～0.54eq/100g。增韧剂为聚硫橡胶、聚醚树脂、QS-BE中的一种或两种。稀释剂为苄基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚中的一种或两种。表面活性剂为乙氧基类非离子型氟碳表面活性剂，商品名为FS0-100。偶联剂A为γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(KH-560)。
乙组分中的改性胺类固化剂由质量比为1：2～2：1的酚醛胺类固化剂与改性酰胺基类固化剂复配而成，如1805B、1085C、T-31等。附着力促进剂为2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚，商品名为DMP-30。阻燃剂为四氯化邻苯二甲酸二辛酯，商品名为DOTCP。抗氧剂为β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇，商品名为抗氧剂1076。偶联剂B为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)。
本产品可以和碳纤维布及其浸渍胶等一起配套使用，作为各类建筑物的加固补强，提高各类建筑物的使用寿命和安全性能，主要指标指标超过GB50728-2011《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》中结构加固用胶粘剂的底胶性能要求。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种新型碳纤维加固配套用底胶，其特征在于，包括质量比为2:0.8～1.2的甲组分和乙组分；
所述甲组分包括重量份数的以下组分：
所述乙组分包括重量份数的以下组分：
2.根据权利要求1所述的一种新型碳纤维加固配套用底胶，其特征在于，所述乙组分中的改性胺类固化剂由质量比为1：2～2：1的酚醛胺类固化剂与改性酰胺基类固化剂复配而成。
3.根据权利要求1所述的一种新型碳纤维加固配套用底胶，其特征在于，所述甲组分中的E-51环氧树脂为液体环氧树脂E-51，其环氧值在0.48～0.54eq/100g。
4.根据权利要求1所述的一种新型碳纤维加固配套用底胶，其特征在于，所述甲组分中的增韧剂为聚硫橡胶、聚醚树脂、QS-BE中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种新型碳纤维加固配套用底胶，其特征在于，所述甲组分中的稀释剂为苄基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种新型碳纤维加固配套用底胶，其特征在于，所述甲组分中的表面活性剂为乙氧基类非离子型氟碳表面活性剂。
7.根据权利要求1所述的一种新型碳纤维加固配套用底胶，其特征在于，所述乙组分中的附着力促进剂为2、4、6-三(二甲氨基甲基)苯酚。
8.根据权利要求1所述的一种新型碳纤维加固配套用底胶，其特征在于，所述乙组分中的阻燃剂为四氯化邻苯二甲酸二辛酯；所述乙组分中抗氧剂为β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇。
9.根据权利要求1所述的一种新型碳纤维加固配套用底胶，其特征在于，所述甲组分中的偶联剂A为γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(KH-560)；所述乙组分中的偶联剂B为γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)。
10.如权利要求1～9任一项所述的一种新型碳纤维加固配套用底胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将甲组分配方中的各组分混合并搅拌均匀，得到混合物甲；
(2)将乙组分配方中的各组分混合并搅拌均匀，得到混合物乙；
(3)将混合物甲与混合物乙混合，即得到所述底胶。
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