CN111187028B - 地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆，包括A组分和B组分，按重量份计，A组分和B组分的配比为100:18‑100:26，A组分为：含磷环氧树脂25～55重量份，活性酯固化剂10～40重量份，双胺型苯并恶嗪树脂20～50重量份，偶联剂0.1‑1重量份；B组分为：咪唑固化剂55‑70重量份，低温固化促进剂18‑25重量份，磷酸阻燃剂5‑20重量份。本发明选用咪唑固化剂，特点是固化温度低，固化迅速、薄层固化能力强和固化体积稳定性好，且固化能够保持环氧树脂的有特性，如黏度及其可靠性等，浆体具有良好的稳定性，不产生泌水，不发生分层离析现象，使浆体凝结硬化后能确保各部分均匀一致，粘接力良好。

Description

地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及环氧树脂组合物领域，尤其涉及一种地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆及其制备方法。

背景技术

环氧树脂材料具有良好的耐腐蚀性能，粘结性能，低收缩率，与金属材料相比，具有质量轻、强度高等优点。但由于环氧树脂本身的化学结构决定了其冲击韧性、断裂伸长率和阻燃性能均较差；需要进一步说明的是，目前国内生产的环氧树脂组合物凝胶时间较短，而无卤阻燃型环氧树脂通常采用大量的固体金属氢氧化物阻燃剂，这类阻燃剂不溶于树脂体系，而且会造成树脂体系的粘度较大，从而限制其只适用于手糊成型工艺，还不能满足大型复合材料的真空导流成型要求，如：大型风电叶片、轨道空调产品的制造，所以科研人员通过对环氧树脂组合物的改性以期获得性能更好的产品。

为提高环氧树脂基复合材料的阻燃性能，通常需要在树脂体系中加入含卤素阻燃剂和/或无卤素阻燃剂。含卤素阻燃剂在高温裂解及燃烧时，会产生有毒、致癌物质。而无卤阻燃剂在燃烧时则不会产生多溴二苯并呋喃及多溴代二苯并二恶烷等致癌物质，被称为无公害阻燃剂。由此可见，研发一款新型、高力学性能、对环境友好的无卤阻燃型环氧树脂材料具有非常重要的现实意义。对于该类无卤树脂材料的研发完全符合国家十三五规划纲要中提出的发展绿色环保产业、材料等重大战略需求。

目前，在轨道交通系统数据化过程中，为了方便对轨道交通的隧道环境进行监控，通常需要对已经完工的隧道进行铺设振动光缆，以采集隧道内的振动数据，从而对隧道环境质量的监控，保证轨道交通的安全性。

在对振动光缆铺设过程中，为了保证其数据采集的效果，不仅需要保证光缆对于隧道表面之间的力学传导能力，而且还要保证振动光缆的固定寿命，且在隧道内施工，由于施工通风效果相对较差、温度不高且不予许出现明火加热，导致现有的环氧树脂材料无法满足施工要求。

因此，对于寻找(1)一种无毒或者低毒性阻燃剂应用于环氧树脂砂浆，(2)具有高冲击韧性和断裂伸长率、阻燃性能较好的环氧树脂砂浆； (3)具有适宜的凝胶时间；(4)适应于真空导流成型工艺，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明提供一种无毒、粘度低、流动密实性好、室温下快速固化、收缩率小、粘结强度高、易于施工的地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆及其制备方法，以解决上现有技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆，所述自流环氧树脂砂浆由环氧树脂胶粘剂与石料在常温状态搅拌混合而成，所述环氧树脂胶粘剂包括A组分和B组分，按重量份计，A组分和B组分的配比为100:18-100:26，其中，

所述A组分为：含磷环氧树脂25～55重量份，活性酯固化剂10～ 40重量份，双胺型苯并恶嗪树脂20～50重量份，偶联剂0.1-1重量份；

所述B组分为：咪唑固化剂55-70重量份，低温固化促进剂18-25 重量份，磷酸阻燃剂5-20重量份。

在上述方案基础上优选，所述咪唑固化剂具有至少两个一级胺基或是二级胺基。

在上述方案基础上优选，所述咪唑固化剂的化学式为：

公式中，X¹，X²，X³，X⁴为相同或不同，且各自表示单键；

R¹、R²、R³及R⁴为相同或不同，且各自表示：

氢原子；

一级胺基或拉电子基团；或

具有3至10个环原子的碳环；

且公式至少满足以下条件之一：(i)R¹、R²、R³及R⁴中至少有一个表示碳环；(ii)R³及R⁴相互键联以形成芳环。

在上述方案基础上优选，所述碳环为饱和或不饱和碳环。

在上述方案基础上优选，所述拉电子基团为氰基、羧基、或羟基。

在上述方案基础上优选，还包括多官能环氧单体，所多官能环氧单体为三官能、四官能、五官能、六官能、七官能、八官能、九官能或十官能环氧单体中的一种。

在上述方案基础上优选，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂的一种或两种。

在上述方案基础上优选，所述磷酸阻燃剂为无卤磷酸阻燃剂。

本发明还提供了一种地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆制备方法，包括以下步骤：

(1)、按上述重量份数称取各原料，备用；

(2)、A组分的制备：将含磷环氧树脂和双胺型苯并恶嗪树脂在粉料分散机中进行混合，形成粉料混合料；然后将上述粉料混合料投入到搅拌机中并添加活性酯固化和偶联剂，浸润10-12h后进行搅拌；搅拌均匀后，将搅拌机中的物料送至研磨机进行研磨，研磨至细度小于50μm，装桶得到A组分；

(3)、B组分的制备：将咪唑固化剂、低温固化促进剂和磷酸阻燃剂在搅拌机中进行搅拌、混合，搅拌均匀后装桶得到B组分；

(4)、使用时，将上述A组分和B组分按重量比2：1进行混合，即可。

本发明与已有技术相比，具有如下优点及积极成果：

(1)选用咪唑固化剂，特点是固化温度低，固化迅速、薄层固化能力强和固化体积稳定性好，且固化能够保持环氧树脂的有特性，如黏度及其可靠性等，浆体具有良好的稳定性，不产生泌水，不发生分层离析现象，使浆体凝结硬化后能确保各部分均匀一致，粘接力良好。

(2)其次，由于采用了活性酯固化剂，保证自流环氧树脂砂浆的流动性，使其能够快速渗透到微细离缝和裂缝中，流动密实性较好；

(3)固化修补胶的凝胶时间较短，能够在25-40min实现迅速固化， 2h的力学强度大大超过规范要求，确保现场施工能够在铁路天窗时间内完成，大大减少了经济损失；

(4)双胺型苯并恶嗪树脂修补胶的抗老化性能好和与CA砂浆层和混凝土潮湿、干燥基面的粘结能力强，大大拓展了其应用范围。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的一种地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆，其中，自流环氧树脂砂浆由环氧树脂胶粘剂与石料在常温状态搅拌混合而成，所述环氧树脂胶粘剂包括A组分和B组分，按重量份计，A组分和B组分的配比为100:18-100:26，其中，

其中，A组分为：含磷环氧树脂25～55重量份，活性酯固化剂10～ 40重量份，双胺型苯并恶嗪树脂20～50重量份，偶联剂0.1-1重量份；

B组分为：咪唑固化剂55-70重量份，低温固化促进剂18-25重量份，磷酸阻燃剂5-20重量份。

本发明的含磷环氧树脂EP330A7、含磷环氧树脂EP280A7，本发明的活性酯固化剂可提高作为固化物时的耐热性、介质特性、耐水性，尤其是介质特性、耐水性优异。作为活性酯固化剂，没有特别限制，优选在1分子中具有2个以上活性酯基的化合，咪唑固化剂具有至少两个一级胺基或是二级胺基。而本发明的双胺型苯并恶嗪树脂选用于湖北三选科技有限公司。

本发明的咪唑固化剂具有至少两个一级胺基或是二级胺基，具体的咪唑固化剂的化学式为：

公式中，X1，X2，X3，X4为相同或不同，且各自表示单键；

R¹、R²、R³及R⁴为相同或不同，且各自表示：

(d)氢原子；

(e)一级胺基或拉电子基团；或

(f)具有3至10个环原子的碳环；

且公式至少满足以下条件之一：(i)R¹、R²、R³及R⁴中至少有一个表示碳环；(ii)R³及R⁴相互键联以形成芳环。

本发明的咪唑固化剂括由无锡绍惠贸易有限责任公司提供的 2MZ-A(2,4-二胺基-6-[2-(2-2-甲基-1-咪唑基))乙基]-1,3,5-三嗪)、 C11Z-Azine(2,4-二胺基-6-[2-(2-十一基-1-咪唑基))乙基]-1,3,5-三嗪)、 2MA-OK(2,4-二胺基-6-[2-(2-2-甲基-1-咪唑基))乙基]-1,3,5-三嗪异三聚氰酸加合物脱水物)及2E4MZ-A(2,4-二胺基-6-[2-(2-乙基-4-甲基-1-咪唑基))乙基]-1,3,5-三嗪)。当然，本发明的咪唑固化剂可由一种类型咪唑固化剂构成，也可以为两种或两种以上类型咪唑固化剂混合而成的混合物。

本发明的碳环为饱和或不饱和碳环，拉电子基团为氰基、羧基、或羟基。本发明的还包括多官能环氧单体，所多官能环氧单体为三官能、四官能、五官能、六官能、七官能、八官能、九官能或十官能环氧单体中的一种。本发明的，偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂的一种或两种，而磷酸阻燃剂为无卤磷酸阻燃剂。

按照以下方法，将表1中重量制作形成本发明的地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆，

(1)、按权利要求1所述的重量份数称取各原料，备用；

(2)、A组分的制备：将含磷环氧树脂和双胺型苯并恶嗪树脂在粉料分散机中进行混合，形成粉料混合料；然后将上述粉料混合料投入到搅拌机中并添加活性酯固化和偶联剂，浸润10-12h后进行搅拌；搅拌均匀后，将搅拌机中的物料送至研磨机进行研磨，研磨至细度小于50μm，装桶得到A组分；

(3)、B组分的制备：将咪唑固化剂、低温固化促进剂和磷酸阻燃剂在搅拌机中进行搅拌、混合，搅拌均匀后装桶得到B组分；

(4)、使用时，将上述A组分和B组分按重量比2：1进行混合，即可。

表1

将以上实施例1，实施例2，实施例3，实施例4，实施例5，实施例6，实施例7进行流动性、力学性能、补偿收缩性及稳定性，进行测试。

检验项目	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7
								流动度/mm	320	322	326	328	335	380	335
30min流动度/mm	240	245	268	300	278	286	278
								2h抗压强度/Mpa	20	22	25	25	25	25	25
28d抗压强度/Mpa	30	25	25	25	25	25	25
								56d抗压强度/Mpa	72	78	75	75	75	75	75
90d抗压强度/Mpa	81	89	80	80	80	80	80
								24h抗折强度/Mpa	10	15	11	12	14	11	14
28d弹性模量/GPa	30	28	35	35	35	35	35
								28d自由膨胀率/％	0.1	0.02	0.043	0.043	0.043	0.043	0.043

有上述实验可以得知，本发明的在水料比很低(0.12～0.14)的情况下，本品可获得大于320mm的流动度，流动性好，可灌性佳，可完全填充任何部位。同时塑性保持期较长，更方便于施工，流动度30min 经时损失小，不会影响施工性能。具有很高的小时强度、后期强度不倒缩。根据不同的施工温度，2小时即可获得20～40Mpa的抗压强度，抗折强度高。具有微膨胀及优异的抗开裂性能，确保浆料与灌浆部位的牢固粘结,使载荷功能有效的传递到基础。浆体具有良好的稳定性，不产生泌水，不发生分层离析现象，使浆体凝结硬化后能确保各部分均匀一致，粘接力良好。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆，其特征在于，所述自流环氧树脂砂浆由环氧树脂胶粘剂与石料在常温状态搅拌混合而成，所述环氧树脂胶粘剂包括A组分和B组分，按重量份计，A组分和B组分的配比为100:18-100:26，其中，

所述A组分为：含磷环氧树脂25～55重量份，活性酯固化剂10～40重量份，双胺型苯并恶嗪树脂20～50重量份，偶联剂0.1-1重量份；

所述B组分为：咪唑固化剂55-70重量份，低温固化促进剂18-25重量份，磷酸阻燃剂5-20重量份。

2.如权利要求1所述的一种地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆，其特征在于，所述咪唑固化剂具有至少两个一级胺基或是二级胺基。

3.如权利要求2所述的一种地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆，其特征在于，所述咪唑固化剂的化学式为：

公式中，X¹，X²，X³，X⁴为相同或不同，且各自表示单键；

R¹、R²、R³及R⁴为相同或不同，且各自表示：

(a)氢原子；

(b)一级胺基或拉电子基团；或

(c)具有3至10个环原子的碳环；

且公式至少满足以下条件之一：(i)R¹、R²、R³及R⁴中至少有一个表示碳环；(ii)R³及R⁴相互键联以形成芳环。

4.如权利要求3所述的一种地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆，其特征在于，所述碳环为饱和或不饱和碳环。

5.如权利要求3所述的一种地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆，其特征在于，所述拉电子基团为氰基、羧基、或羟基。

6.如权利要求1所述的一种地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆，其特征在于，还包括多官能环氧单体，所多官能环氧单体为三官能、四官能、五官能、六官能、七官能、八官能、九官能或十官能环氧单体中的一种。

7.如权利要求1所述的一种地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆，其特征在于，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂的一种或两种。

8.如权利要求1所述的一种地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆，其特征在于，所述磷酸阻燃剂为无卤磷酸阻燃剂。

9.一种制备如权利要求1所述的一种地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、按权利要求1所述的重量份数称取各原料，备用；

(2)、A组分的制备：将含磷环氧树脂和双胺型苯并恶嗪树脂在粉料分散机中进行混合，形成粉料混合料；然后将上述粉料混合料投入到搅拌机中并添加活性酯固化和偶联剂，浸润10-12h后进行搅拌；搅拌均匀后，将搅拌机中的物料送至研磨机进行研磨，研磨至细度小于50μm，装桶得到A组分；

(3)、B组分的制备：将咪唑固化剂、低温固化促进剂和磷酸阻燃剂在搅拌机中进行搅拌、混合，搅拌均匀后装桶得到B组分；

(4)、使用时，将上述A组分和B组分按上述重量比进行混合，即可。