CN114921148B - 一种混凝土防护用微波固化环氧树脂材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种混凝土防护用微波固化环氧树脂材料及其制备方法,包含A组分和B组分,A组分以质量份计,A组分为环氧树脂100份、活性稀释剂10‑30份、钛矿渣30‑100份、触变剂2‑6份、废胶粉2‑10份;B组分以质量份计,固化剂30‑80和固化促进剂2‑4份。将A和B通过机械搅拌30‑60min,混合均匀,通过喷涂、刷涂方式涂敷于混凝土表面,利用微波发射装置发射微波对混凝土树脂防护涂层进行辐射使其固化,得到混凝土防护用微波固化环氧树脂材料。本发明利用钛矿渣中TiO2以及废胶粉中炭黑二者的协同微波吸收效应吸收电磁波,显著提高微波固化效果,缩短固化时间,提高了施工效率,节约了能耗。
Description
技术领域
本发明属于混凝土防护修复领域,具体涉及一种混凝土防护用微波固化环氧树脂材料及其制备方法。
背景技术
混凝土是当今土木工程领域最普遍的工程材料之一,广泛应用于机场、桥梁、高铁、大坝、水电站、地铁、隧道等重大工程中,然而,如何提高混凝土的服役寿命是对现代混凝土发展提出的迫切要求,也是实现混凝土节能降耗与环境友好的根本途径。然而,各种腐蚀性物质渗透产生的腐蚀破坏是降低混凝土耐久性的根源,研究表明,H2O,CO2,Cl-以及酸、碱腐蚀性液体或气体在混凝土内部的扩散是引起混凝土腐蚀的主要原因,混凝土表面涂覆具有阻隔性能的聚合物保护层是目前阻断混凝土渗透通道、保护混凝土结构不被破坏、延长混凝土服役期限的有效手,环氧树脂防护涂层因其具有良好的力学性能、耐腐蚀性能以及与与混凝土基层良好的界面粘结性能而广泛使用于混凝土的防护工程中。
环氧树脂目前存在的问题在于:对于地下空间、污水管道、箱涵等湿度大,尤其对于冬季施工时温度低的情况下,环氧树脂防护材料固化速度慢,极大的阻碍了施工进度,而采用传统的加热方式投入设备较大,能耗高。而微波固化技术由于其加热速度快、热能利用率高、易于控制及节能环保等一系列独特优点而成为近年来环氧树脂固化领域的研究热点之一。公开号为CN106633649B的专利公开了一种适用于微波固化树脂基体及制备方法,通过调整主体树脂、固化剂、稀释剂,纳米填料等组分结构及其配合比,得到了综合力学性能优异、耐热性能好、尺寸稳定性高、低粘度的适用于微波固化树脂体系,然而该发明使用了大量的纳米材料,极大的增加了成本,且存在分散问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下:
一种混凝土防护用微波固化环氧树脂材料,其特征在于:包含A组分和B组分,A组分以质量份计,A组分为环氧树脂100份、活性稀释剂10-30份、钛矿渣30-100份、触变剂2-6份、废胶粉2-10份;B组分以质量份计,固化剂30-80和固化促进剂2-4份。
所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E51或双酚F型170环氧树脂的一种或两种。
所述活性稀释剂为苯基缩水甘油醚、丙烯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚。
所述的钛矿渣的粒径为100目-1250目。
所述的触变剂气相二氧化硅。
所述的废胶粉的粒径为40目-100目。
所述的固化促进剂为壬基酚、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚和甲醇的一种。
所述固化剂为酚醛胺、聚酰胺、聚醚胺和改性脂肪胺的一种或几种;其中改性脂肪胺的制备方法为:将质量份100份的脂肪胺与100份的乙醚加入三口烧瓶中,通过水浴加热至40℃,机械搅拌使得脂肪胺充分溶于乙醚中,然后以10份/min的滴加速度加入30-60份丙烯腈至脂肪胺的乙醚溶液中,之后升高温度至60℃不断搅拌反应2h,最后通过减压蒸馏,脱除乙醚,即可得到丙烯腈改性的脂肪胺;
所述的脂肪胺为乙二胺、二乙烯三胺、己二胺的一种;
所述减压蒸馏条件为温度80℃、压力-0.1MPa下2h。
所述一种混凝土防护用微波固化环氧树脂材料的制备方法,包括如下步骤:将A和B通过机械搅拌30-60min,混合均匀,通过喷涂、刷涂方式涂敷于混凝土表面,利用微波发射装置发射微波对混凝土树脂防护涂层进行辐射使其固化,微波频率2.45GHz,功率300-800W,微波固化时间30min-75min,得到混凝土防护用微波固化环氧树脂材料。
本发明具有如下优点:
1、矿渣中含有高含量的TiO2,废胶粉中含有高含量的炭黑,利用钛矿渣中TiO2以及废胶粉中炭黑二者的协同微波吸收效应吸收电磁波,显著提高微波固化效果,缩短固化时间,提高了施工效率,节约了能耗,同时固化产物具有较高的固化度;
2、钛矿渣作为无机填料可以提高环氧树脂的触变性能,降低触变剂气相二氧化硅的用量,不仅节约了成本,同时消纳了固体废弃物,具有生态环保的优点;
3、废胶粉弹性体可以显著提高环氧树脂的韧性,成本低且增韧后的环氧树脂能够适应混凝土的基层变形。
具体实施方式
下面通过实施例,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
本发明由两种组分组成:A组分以质量份计,环氧树脂100份、活性稀释剂10-30份、钛矿渣30-100份、触变剂2-4份、废胶粉2-10份;B组分以质量份计,固化剂30-80和固化促进剂2-4份;将A和B通过机械搅拌混合均匀,通过喷涂、刷涂方式涂敷于混凝土表面,利用微波发射装置发射微波对混凝土树脂防护涂层进行辐射使其固化,得到混凝土防护用微波固化环氧树脂材料。
实施例1
(1)A组分:100份双酚A环氧树脂E51、活性稀释剂10份苯基缩水甘油醚、100目钛矿渣100份、40目废胶粉10份、气相二氧化硅2份;B组分:固化剂30份酚醛胺和固化促进剂2份壬基酚;
(2)将A和B组分通过机械搅拌充分混合均匀通过喷涂的方式涂敷于混凝土基层表面,利用微波发射装置对树脂防护涂层进行辐射,微波频率2.45GHz,功率300W,微波固化时间75min。
实施例2
(1)A组分:100份双酚A环氧树脂E51、活性稀释剂15份丙烯基缩水甘油醚、300目钛矿渣50份、80目废胶粉6份、气相二氧化硅3份;B组分:固化剂80份聚酰胺和固化促进剂3份2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚;
(2)将A和B组分通过机械搅拌充分混合均匀通过喷涂的方式涂敷于混凝土基层表面,利用微波发射装置对环氧树脂防护涂层进行辐射,微波频率2.45GHz,功率500W,微波固化时间45min。
实施例3
(1)A组分:100份双酚A环氧树脂E51、活性稀释剂15份丁基缩水甘油醚、1250目钛矿渣30份、100目废胶粉2份、气相二氧化硅4份;B组分:固化剂65份聚醚胺和固化促进剂4份甲醇;
(2)将A和B组分通过机械搅拌充分混合均匀通过挂涂的方式涂敷于混凝土基层表面,利用微波发射装置对环氧树脂防护涂层进行辐射,微波频率2.45GHz,功率500W,微波固化时间45min。
实施例4
(1)A组分:100份双酚F 170环氧树脂、活性稀释剂20份二缩水甘油醚、1250目钛矿渣30份、100目废胶粉2份、气相二氧化硅4份;B组分:固化剂54份酚醛胺和3份2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚;
(2)将A和B组分通过机械搅拌充分混合均匀通过挂涂的方式涂敷于混凝土基层表面,利用微波发射装置对环氧树脂防护涂层进行辐射,微波频率2.45GHz,功率800W,微波固化时间30min。
实施例5
(1)A组分:50份双酚E51环氧树脂、50份双酚F 170环氧树脂、20份乙二醇二缩水甘油醚、1250目钛矿渣30份、100目废胶粉2份、气相二氧化硅4份;B组分:固化剂35份改性乙二胺和3份2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚;
(2)将A和B组分通过机械搅拌充分混合均匀通过挂涂的方式涂敷于混凝土基层表面,利用微波发射装置对环氧树脂防护涂层进行辐射,微波频率2.45GHz,功率800W,微波固化时间30min;
所述改性乙二胺的制备步骤为:
将质量份100份的乙二胺与100份的乙醚加入三口烧瓶中,通过水浴加热至40℃,机械搅拌使得乙二胺充分溶于乙醚中,然后以10份/min的滴加速度加入30份丙烯腈至乙二胺的乙醚溶液中,之后升高温度至60℃不断搅拌反应2h,最后通过减压蒸馏,脱除乙醚,即可得到丙烯腈改性的乙二胺;
所述减压蒸馏条件为温度80℃、压力-0.1MPa下2h。
实施例6
(1)A组分:100份双酚F 170、20份丁二醇二缩水甘油醚、1250目钛矿渣30份、100目废胶粉2份、气相二氧化硅4份;B组分:固化剂38份改性二乙烯三胺和3份2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚;
(2)将A和B组分通过机械搅拌充分混合均匀通过挂涂的方式涂敷于混凝土基层表面,利用微波发射装置对环氧树脂防护涂层进行辐射,微波频率2.45GHz,功率800W,微波固化时间30min;
所述改性乙二胺的制备步骤为:
将质量份100份的乙二胺与100份的乙醚加入三口烧瓶中,通过水浴加热至40℃,机械搅拌使得二乙烯三胺充分溶于乙醚中,然后以10份/min的滴加速度加入45份丙烯腈至二乙烯三胺的乙醚溶液中,之后升高温度至60℃不断搅拌反应2h,最后通过减压蒸馏,脱除乙醚,即可得到丙烯腈改性的二乙烯三胺;
所述减压蒸馏条件为温度80℃、压力-0.1MPa下2h。
实施例7
(1)A组分:100份双酚F 170环氧树脂、30份新戊二醇二缩水甘油醚、1250目钛矿渣30份、100目废胶粉2份、气相二氧化硅4份;B组分:固化剂15份酚醛胺、15份改性己二胺和3份2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚;
(2)将A和B组分通过机械搅拌充分混合均匀通过挂涂的方式涂敷于混凝土基层表面,利用微波发射装置对环氧树脂防护涂层进行辐射,微波频率2.45GHz,功率800W,微波固化时间30min;
所述改性己二胺的制备步骤为:
将质量份100份的乙二胺与100份的乙醚加入三口烧瓶中,通过水浴加热至40℃,机械搅拌使得己二胺充分溶于乙醚中,然后以10份/min的滴加速度加入30份丙烯腈至己二胺的乙醚溶液中,之后升高温度至60℃不断搅拌反应2h,最后通过减压蒸馏,脱除乙醚,即可得到丙烯腈改性的己二胺;
所述减压蒸馏条件为温度80℃、压力-0.1MPa下2h。
对比例1
(1)A组分:100份双酚A环氧树脂E51、活性稀释剂10份甲基丙烯酸缩水甘油醚、100目钛矿渣100份、100目废胶粉两份、气相二氧化硅2份;B组分:固化剂30份酚醛胺和固化促进剂2份壬基酚;
(2)将A和B组分通过机械搅拌充分混合均匀通过喷涂的方式涂敷于混凝土基层表面,自然固化。
对比例2
(1)A组分:100份双酚A环氧树脂E51、活性稀释剂10份丁基缩水甘油醚;B组分:固化剂30份酚醛胺和固化促进剂2份壬基酚;
(2)将A和B组分通过机械搅拌充分混合均匀通过喷涂的方式涂敷于混凝土基层表面,利用微波发射装置对树脂防护涂层进行辐射,微波频率2.45GHz,功率300W,微波固化时间75min。
表1实施例1~7及对比例1~2的测试数据
本发明与混凝土具有极强的界面粘结性能,同时具备较高的力学强度,结合微波固化技术,显著提高了环氧树脂修复材料的固化度;钛矿渣作为无机填料可以提高环氧树脂的触变性能,利用固体废弃物,具有生态环保的优点;废胶粉弹性体成本低且增韧后的环氧树脂能够适应混凝土的基层变形。
本发明的保护范围并不限于上述的实施例,显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内,则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。
Claims (8)
1.一种混凝土防护用微波固化环氧树脂材料,其特征在于:由A组分和B组分组成,A组分以质量份计,A组分为环氧树脂100份、活性稀释剂10-30份、钛矿渣30-100份、触变剂2-6份、废胶粉2-10份;B组分以质量份计,B组分为固化剂30-80和固化促进剂2-4份;
所述的钛矿渣的粒径为100目-1250目;所述的废胶粉的粒径为40目-100目。
2.如权利要求1所述的一种混凝土防护用微波固化环氧树脂材料,其特征在于:所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E51或双酚F型170环氧树脂的一种或两种。
3.如权利要求1所述的一种混凝土防护用微波固化环氧树脂材料,其特征在于:所述活性稀释剂为苯基缩水甘油醚、丙烯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚或新戊二醇二缩水甘油醚。
4.如权利要求1所述的一种混凝土防护用微波固化环氧树脂材料,其特征在于:所述的触变剂气相二氧化硅。
5.如权利要求1所述的一种混凝土防护用微波固化环氧树脂材料,其特征在于:所述的固化促进剂为壬基酚、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚和甲醇的一种。
6.如权利要求1所述的一种混凝土防护用微波固化环氧树脂材料,其特征在于:所述固化剂为酚醛胺、聚酰胺、聚醚胺和改性脂肪胺的一种或几种;其中改性脂肪胺的制备方法为:将质量份100份的脂肪胺与100份的乙醚加入三口烧瓶中,通过水浴加热至40℃,机械搅拌使得脂肪胺充分溶于乙醚中,然后以10份/min的滴加速度加入30-60份丙烯腈至脂肪胺的乙醚溶液中,之后升高温度至60℃不断搅拌反应2h,最后通过减压蒸馏,脱除乙醚,即可得到丙烯腈改性的脂肪胺。
7.如权利要求6所述的一种混凝土防护用微波固化环氧树脂材料,其特征在于:所述的脂肪胺为乙二胺、二乙烯三胺、己二胺的一种;
所述减压蒸馏条件为温度80℃、压力-0.1MPa下2h。
8.如权利要求1-7任一项所述的一种混凝土防护用微波固化环氧树脂材料,其特征在于,包括如下步骤:将A组分和B组分通过机械搅拌30-60min,混合均匀,通过喷涂或刷涂方式涂敷于混凝土表面,利用微波发射装置发射微波对混凝土树脂防护涂层进行辐射使其固化,微波频率2.45GHz,功率300-800W,微波固化时间30min-75min,得到混凝土防护用微波固化环氧树脂材料。
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GR01 | Patent grant | ||
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