CN115181487B

CN115181487B - 一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂

Info

Publication number: CN115181487B
Application number: CN202210769873.3A
Authority: CN
Inventors: 卢鹏飞; 姜山
Original assignee: Xingdiyuan New Materials Co ltd
Current assignee: Xingdiyuan New Materials Co ltd
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2023-07-25
Anticipated expiration: 2042-06-30
Also published as: CN115181487A

Abstract

本发明公开了一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂，组分包括：改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂，酯类稀释剂，冰醋酸及硅烷偶联剂；改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂的制备方法为：将γ‑氨丙基三乙氧基硅烷与马来酸二烷基酯反应，得到硅烷改性马来酸酯；将脂肪族二元伯胺与马来酸二烷基酯反应，然后再与甲氧基聚乙二醇进行酯交换反应，得到甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯；向二元异氰酸酯中加入甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯反应；然后再加入硅烷改性马来酸酯进行封端，得到所述改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂。本发明采用改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂作为修复剂的主要成分，可提升修复剂的渗透性及修复后的强度，且与混凝土的膨胀系数相近。

Description

一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂

技术领域

本发明涉及混凝土修复剂技术领域，尤其是涉及一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂。

背景技术

混凝土地面在使用中经常会出现龟裂纹、断裂缝等问题，造成地面起砂、藏污影响地面美观、影响安全。造成问题的原因主要有以下几点：1、混凝土水灰比、塌落度等材料施工问题；2、基础沉降不均匀造成的沉降龟裂纹；3、地面物理性震动引起龟裂纹；4、地面受热不均引起的地面膨胀不同造成的龟裂纹。

目前混凝土地坪、金刚砂地坪、磨石地坪出现龟裂纹、断裂缝使用的龟裂纹修复剂种类较多，按其所使用的胶接材料可分为水泥基类、丙酮-糠醛类、不饱和聚酯类和环氧树脂类等。例如，在中国专利文献上公开的“一种混凝土裂缝修复剂”，其公开号CN108641654A，包括60～100份环氧树脂，30～40份固化剂，20～30份稀释剂，10～20份油泥，8～10份增塑剂，20～30份填料，3～5份硅烷偶联剂和8～10份改性添加料。

但现有的混凝土龟裂纹修复剂以刚性修复材料为主，普遍存在修复后强度差、修复处与混凝土膨胀系数不同造成地面不平、修复剂不能完全渗透混凝土造成龟裂纹修复不完全等问题，给实际应用带来不便。

发明内容

本发明是为了克服现有的混凝土修复剂存在渗透性不佳、修复处与混凝土膨胀系数不匹配、修复后强度差的问题，提供一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂，采用改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂作为修复剂的主要成分，可提升修复剂的渗透性，且树脂与混凝土的膨胀系数相近，树脂强度高且断裂伸长率高，修复后地面平整。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂，以重量份计，组分包括：50～70份改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂，30～50份酯类稀释剂，0.1～0.3份冰醋酸及1～2份硅烷偶联剂；

所述的改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂的制备方法包括如下步骤：

(1)将γ-氨丙基三乙氧基硅烷与马来酸二烷基酯反应，得到硅烷改性马来酸酯；

(2)将脂肪族二元伯胺与马来酸二烷基酯反应，得到聚天门冬氨酸酯；

(3)将步骤(2)所得聚天门冬氨酸酯和甲氧基聚乙二醇加入溶剂中，并加入催化剂进行酯交换反应，脱除溶剂后得到甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯；

(4)向二元异氰酸酯中加入步骤(3)中所得的甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯，40～80℃下反应1～2h；然后再加入步骤(1)所得的硅烷改性马来酸酯，60～80℃下反应1～2h封端，得到所述改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂。

本发明的修复剂中采用聚天门冬氨酸酯和异氰酸酯反应得到的聚天门冬氨酸酯聚脲树脂(PAE树脂)作为主要成分，相比传统的环氧树脂等混凝土修复剂，具有更优异的干燥速度和力学性能，并且PAE树脂与混凝土的膨胀系数相近且具有弹性和强度支撑，可避免膨胀系数不同造成地面不平和修复后易开裂的问题。为了进一步提升修复剂的渗透性及修复后的强度，本发明用甲氧基聚乙二醇对聚天门冬氨酸酯进行了改性，并用硅烷改性马来酸酯进行封端，将甲氧基聚乙二醇引入PAE树脂的分子链中，可提升树脂的亲水性能，提升树脂与混凝土地面的渗透和粘结强度；用硅烷改性马来酸酯进行封端，可降低PAE树脂的粘度，提升其渗透性，有利于修复剂完全渗透混凝土，使龟裂纹修复完全。同时，本发明在修复剂中加入硅烷偶联剂，可在混凝土碱性作用下与混凝土反应增强修复剂的粘结性能，同时可增加修复后涂层的防水性能。

作为优选，步骤(1)中所述的γ-氨丙基三乙氧基硅烷与马来酸二烷基酯的摩尔比为1～1.1:1。

作为优选，步骤(1)中的反应温度为60～80℃，反应时间为8～30h。

作为优选，步骤(2)中所述的脂肪族二元伯胺与马来酸二烷基酯的摩尔比为1:2～2.2。

作为优选，步骤(2)中的反应条件为：将脂肪族多元伯胺和抗氧剂混合，然后在通入氮气的情况下滴加马来酸二烷基酯，60～80℃保温反应8～30小时，制得聚天门冬氨酸酯；所述抗氧剂的添加量为反应物总质量的0.01～0.1％。

作为优选，步骤(1)和(2)中所述的马来酸二烷基酯选自马来酸二乙酯、马来酸二甲酯、马来酸二正丙酯、马来酸二异丙酯、马来酸二异丁酯、马来酸二正丁酯、马来酸二仲丁酯、马来酸二叔丁酯、马来酸二正戊酯、马来酸二异戊酯、马来酸二异辛酯中的一种或多种；

步骤(2)中所述的脂肪族二元伯胺选自4,4-二氨基二环己基甲烷、3,3-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷、异佛尔酮二胺、1,6-己二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、3-甲基-1,5-戊二胺、1-甲基-2,4-环己二胺、1,3-环己二甲胺、1,2-环己烷二胺、1,3-环己烷二胺、1,4-环己烷二胺、1,3-环戊二胺、邻二胺甲基环戊烷、聚醚胺中的一种或多种。

作为优选，步骤(3)中所述的聚天门冬氨酸酯和甲氧基聚乙二醇中的甲氧基的摩尔比为1:1～2。

作为优选，步骤(3)中酯交换反应的反应温度为100～160℃，反应时间2～8h；步骤(3)中所述的催化剂为对甲苯磺酸或乙醇钠，催化剂加入量为反应物总质量的0.01～0.1％。

作为优选，步骤(4)中所述的二元异氰酸酯选自TDI、MDI、HMDI、HDI、IPDI中的一种或多种；二元异氰酸酯与甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯的摩尔比为1～2:1，硅烷改性马来酸酯的质量为反应物总质量的1～5％。

作为优选，所述的酯类稀释剂为乙酸乙酯和/或乙酸丁酯；所述的硅烷偶联剂选自异丁基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷、异辛基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

因此，本发明具有如下有益效果：

(1)采用PAE树脂作为修复剂的主要成分，相比传统的环氧树脂等混凝土修复剂，具有更优异的干燥速度，力学性能，支撑强度，并且PAE树脂不仅与混凝土的膨胀系数相近且具有弹性，可避免膨胀系数不同造成地面不平的问题；

(2)将甲氧基聚乙二醇引入PAE树脂的分子链中，可提升树脂的亲水性能，提升树脂与混凝土地面的粘结力；

(3)用硅烷改性马来酸酯进行封端，可降低PAE树脂的粘度，提升其渗透性，有利于修复剂完全渗透混凝土，使龟裂纹修复完全，同时在混凝土碱性作用下硅烷交联使整体树脂固化；

(4)在修复剂中加入硅烷偶联剂，可在混凝土碱性作用下与混凝土反应增强修复剂的粘结性能，同时可增加修复后涂层的防水性能。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1：

一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂，以重量份计，组分包括：58.8份改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂，40份乙酸乙酯，0.2份冰醋酸及1份异丁基三乙氧基硅烷；

改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂的制备方法为：

(1)将摩尔比为1:1的γ-氨丙基三乙氧基硅烷与马来酸二乙酯混合，70℃下反应24h，得到硅烷改性马来酸酯；

(2)将异佛尔酮二胺、抗氧剂BHT加入反应容器中，通入氮气的情况下滴加马来酸二乙酯，异佛尔酮二胺与马来酸二乙酯的摩尔比为1:2，抗氧剂的添加量为反应物总质量的0.03wt％；在70℃下进行迈克尔加成反应24小时，制得聚天门冬氨酸酯；

(3)将步骤(2)所得聚天门冬氨酸酯和甲氧基聚乙二醇(MPEG400)加入二甲苯中，聚天门冬氨酸酯和甲氧基聚乙二醇中的甲氧基的摩尔比为1:1.5，并加入乙醇钠，乙醇钠的加入量为反应物总质量的0.03％，150℃酯交换反应6h，真空脱除二甲苯溶剂后得到甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯；

(4)向IPDI中加入步骤(3)中所得的甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯，二元异氰酸酯与甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯的摩尔比为1.5:1，60℃下反应1.5h；然后再加入步骤(1)所得的硅烷改性马来酸酯，硅烷改性马来酸酯的质量为反应物总质量的3％，70℃下反应1.5h封端，得到所述改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂。

实施例2：

一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂，以重量份计，组分包括：50份改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂，30份乙酸丁酯，0.1份冰醋酸及1份异辛基三乙氧基硅烷；

改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂的制备方法为：

(1)将摩尔比为1.1:1的γ-氨丙基三乙氧基硅烷与马来酸二乙酯混合，70℃下反应24h，得到硅烷改性马来酸酯；

(2)将1,6-己二胺、抗氧剂BHT加入反应容器中，通入氮气的情况下滴加马来酸二乙酯，1,6-己二胺与马来酸二乙酯的摩尔比为1:2.1，抗氧剂的添加量为反应物总质量的0.01wt％；在70℃下进行迈克尔加成反应24小时，制得聚天门冬氨酸酯；

(3)将步骤(2)所得聚天门冬氨酸酯和甲氧基聚乙二醇(MPEG200)加入二甲苯中，聚天门冬氨酸酯和甲氧基聚乙二醇中的甲氧基的摩尔比为1:1，并加入乙醇钠，乙醇钠的加入量为反应物总质量的0.01％，100℃酯交换反应8h，真空脱除二甲苯溶剂后得到甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯；

(4)向HDI中加入步骤(3)中所得的甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯，二元异氰酸酯与甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯的摩尔比为1:1，40℃下反应2h；然后再加入步骤(1)所得的硅烷改性马来酸酯，硅烷改性马来酸酯的质量为反应物总质量的1％，60℃下反应2h封端，得到所述改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂。

实施例3：

一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂，以重量份计，组分包括:70份改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂，50份乙酸乙酯，0.3份冰醋酸及2份异辛基三甲氧基硅烷；

改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂的制备方法为：

(2)将异佛尔酮二胺、抗氧剂BHT加入反应容器中，通入氮气的情况下滴加马来酸二乙酯，异佛尔酮二胺与马来酸二乙酯的摩尔比为1:2.2，抗氧剂的添加量为反应物总质量的0.1wt％；在70℃下进行迈克尔加成反应24小时，制得聚天门冬氨酸酯；

(3)将步骤(2)所得聚天门冬氨酸酯和甲氧基聚乙二醇(MPEG400)加入二甲苯中，聚天门冬氨酸酯和甲氧基聚乙二醇中的甲氧基的摩尔比为1:2，并加入三乙胺，三乙胺的加入量为反应物总质量的0.1％，160℃酯交换反应2h，真空脱除二甲苯溶剂后得到甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯；

(4)向IPDI中加入步骤(3)中所得的甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯，二元异氰酸酯与甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯的摩尔比为2:1，80℃下反应1h；然后再加入步骤(1)所得的硅烷改性马来酸酯，硅烷改性马来酸酯的质量为反应物总质量的5％，80℃下反应1h封端，得到所述改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂。

对比例1(不用甲氧基聚乙二醇进行改性)：

对比例1中使用的改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂的制备方法为：

(3)向IPDI中加入步骤(2)中所得的聚天门冬氨酸酯，二元异氰酸酯与聚天门冬氨酸酯的摩尔比为1.5:1，60℃下反应1.5h；然后再加入步骤(1)所得的硅烷改性马来酸酯，硅烷改性马来酸酯的质量为反应物总质量的3％，70℃下反应1.5h封端，得到所述改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂。

其余均与实施例1中相同。

对比例2(不用硅烷改性马来酸酯封端)：

对比例2中使用的改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂的制备方法为：

(1)将异佛尔酮二胺、抗氧剂BHT加入反应容器中，通入氮气的情况下滴加马来酸二乙酯，异佛尔酮二胺与马来酸二乙酯的摩尔比为1:2，抗氧剂的添加量为反应物总质量的0.03wt％；在70℃下进行迈克尔加成反应24小时，制得聚天门冬氨酸酯；

(2)将步骤(2)所得聚天门冬氨酸酯和甲氧基聚乙二醇(MPEG400)加入二甲苯中，聚天门冬氨酸酯和甲氧基聚乙二醇中的甲氧基的摩尔比为1:1.5，并加入苯甲基磺酸钠，苯甲基磺酸钠的加入量为反应物总质量的0.03％，150℃酯交换反应6h，真空脱除二甲苯溶剂后得到甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯；

(3)向IPDI中加入步骤(3)中所得的甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯，二元异氰酸酯与甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯的摩尔比为1.5:1，60℃下反应1.5h，得到所述改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂。

其余均与实施例1中相同。

对比例3(修复剂中不添加硅烷偶联剂)：

一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂，以重量份计，组分包括：58.8份改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂，40份乙酸乙酯，0.2份冰醋酸；改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂的制备方法与实施例1中相同。

对上述实施例和对比例中的混凝土修复剂在混凝土地面进行性能测试，结果如表1中所示。涂层性能采用表面滚涂测试，测试温度25℃，湿度80％；涂层固化后地面用1000#磨片磨光处理观察，涂层拉伸粘结强度的测试方法参照GB/T 22374-2018标准。

表1：修复剂性能测试结果。

从表1中可以看出，实施例1～3中采用本发明中的方法和配方制得的修复剂渗透性好，龟裂纹的修复率高，修复后无修复痕迹；且修复后地面平整、修复强度高。而对比例1中不用甲氧基聚乙二醇对聚天门冬氨酸酯进行改性，修复剂与混凝土浸润性下降渗透变差，粘结强度变弱，修复后有色差；对比例2中不用硅烷改性马来酸酯进行封端，造成体系无法交联固化；对比例3的修复剂中不添加硅烷偶联剂，防水性能下降。

Claims

1.一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂，其特征是，以重量份计，组分包括：50~70份改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂，30~50份酯类稀释剂，0.1~0.3份冰醋酸及1~2份硅烷偶联剂；

（1）将γ-氨丙基三乙氧基硅烷与马来酸二烷基酯反应，得到硅烷改性马来酸酯；

（2）将脂肪族二元伯胺与马来酸二烷基酯反应，得到聚天门冬氨酸酯；

（3）将步骤（2）所得聚天门冬氨酸酯和甲氧基聚乙二醇加入溶剂中，并加入催化剂进行酯交换反应，脱除溶剂后得到甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯；

（4）向二元异氰酸酯中加入步骤（3）中所得的甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯，40~80℃下反应1~2h；然后再加入步骤（1）所得的硅烷改性马来酸酯，60~80℃下反应1~2h封端，得到所述改性聚天门冬氨酸酯聚脲树脂。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂，其特征是，步骤（1）中所述的γ-氨丙基三乙氧基硅烷与马来酸二烷基酯的摩尔比为1~1.1:1。

3.根据权利要求1或2所述的一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂，其特征是，步骤（1）中的反应温度为60~80℃，反应时间为8~30h。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂，其特征是，步骤（2）中所述的脂肪族二元伯胺与马来酸二烷基酯的摩尔比为1:2~2.2。

5.根据权利要求1或4所述的一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂，其特征是，步骤（2）中的反应条件为：将脂肪族多元伯胺和抗氧剂混合，然后在通入氮气的情况下滴加马来酸二烷基酯，60~80℃保温反应8~30小时，制得聚天门冬氨酸酯；所述抗氧剂的添加量为反应物总质量的0.01~0.1%。

6.根据权利要求1或2或4所述的一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂，其特征是，步骤（1）和（2）中所述的马来酸二烷基酯选自马来酸二乙酯、马来酸二甲酯、马来酸二正丙酯、马来酸二异丙酯、马来酸二异丁酯、马来酸二正丁酯、马来酸二仲丁酯、马来酸二叔丁酯、马来酸二正戊酯、马来酸二异戊酯、马来酸二异辛酯中的一种或多种；

步骤（2）中所述的脂肪族二元伯胺选自4,4-二氨基二环己基甲烷、3,3-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷、异佛尔酮二胺、1,6-己二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、3-甲基-1,5-戊二胺、1-甲基-2,4-环己二胺、1,3-环己二甲胺、1,2-环己烷二胺、1,3-环己烷二胺、1,4-环己烷二胺、1,3-环戊二胺、邻二胺甲基环戊烷、聚醚胺中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂，其特征是，步骤（3）中所述的聚天门冬氨酸酯和甲氧基聚乙二醇中的甲氧基的摩尔比为1:1~2。

8.根据权利要求1或7所述的一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂，其特征是，步骤（3）中酯交换反应的反应温度为100~160℃，反应时间2~8h；步骤（3）中所述的催化剂为苯甲基磺酸钠或三乙胺，催化剂加入量为反应物总质量的0.01~0.1%。

9.根据权利要求1所述的一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂，其特征是，步骤（4）中所述的二元异氰酸酯选自TDI、MDI、HMDI、HDI、IPDI中的一种或多种；二元异氰酸酯与甲氧基聚乙二醇改性聚天门冬氨酸酯的摩尔比为1~2:1，硅烷改性马来酸酯的质量为反应物总质量的1~5%。

10.根据权利要求1所述的一种混凝土地面龟裂纹高分子修复剂，其特征是，所述的酯类稀释剂为乙酸乙酯和/或乙酸丁酯；所述的硅烷偶联剂选自异丁基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷、异辛基三甲氧基硅烷中的一种或多种。