CN1309150A - 高渗透性羰基－环氧防水补强材料及其组份的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高渗透性羰基－环氧防水补强化学建材及其中一种组份的制备方法。该防水补强材料包括羰基化合物、多元胺、环氧树脂和含氨基、羟基、羰基或羰基酰胺的线型中间物。所述线型中间物的制法为将二乙三胺、酰胺和苄酚按2～10∶0.45～0.90∶1～2的重量比混合,加入碱和/或碱土金属氢氧化物作催化剂反应制得。本材料具有粘度低,对被处理介质的接触角小、亲和力高、渗透性能极为优异、力学性能优良及低毒等特点。
Description
本发明涉及一种高渗透性羰基-环氧防水补强化学建材及其一种组份的制备方法。
中国发明专利87105255.5(1989年2月15日公开，公开号CN 1031094A)公开了一种高渗透性呋喃-环氧化学灌浆材料，其以环氧树脂、丙酮、糠醛为主剂，添加常规剂量至大剂量的丙酮、糠醛和与环氧树脂、糠醛、丙酮相溶性好的碱性增渗剂、硅烷类增强剂并配以胺类作为固化剂一次配成。虽然其中碱性增渗剂、硅烷类增强剂可以减小浆材的接触角和适当降低浆材的表面张力，从而提高浆材的渗透性能，但浆材的接触角降低幅度仍嫌小，这对低渗透性和极低渗透性介质的渗透、固结能力尚嫌不足。
本发明的目的是提供一种新型的高渗透性羰基-环氧防水、补强材料，它不仅能进一步降低浆材的接触角，而且具有粘度更低、亲和力更强、力学性能优良的特点。
本发明的另一个目的是提供一种该高渗透性羰基-环氧防水补强材料中一种组份的制备方法。
本发明提供的高渗透性羰基-环氧防水补强材料，包括羰基化合物、多元胺、环氧树脂和含氨基、羟基、羰基或羰基酰胺的线型中间物，其中所述中间物示性式为：
C13N5OH23(C4NH9)n
和/或C13N5O2H23(C4NH9)m
和/或C13N6H25(C4NH9)p
式中，n为1～8,m为1～6,p为1～5。
本发明更具体地提供一种高渗透性羰基-环氧防水补强材料，按重量份数计，其组成为：
线型中间物 1～15；
羰基化合物 40～80；
多元胺 10～20；
环氧树脂 0～50；
硅氧烷表面活性剂 0～3；
钛酸酯表面活性剂 0～3。
另外，本发明还提供一种本发明的高渗透性羰基-环氧防水补强材料中所述线型中间物的制备方法，该方法为将二乙三胺、酰胺和苄酚按2～10∶0.45～0.90∶1～2的重量比混合，加入占总重量0.1％～8.0％的碱和/或碱土金属氢氧化物作催化剂，在52～82℃下反应20～46小时，冷却过滤得所述中间物。
本发明的高渗透性羰基-环氧防水补强材料中所述羰基化合物可以为选自环己酮、苯甲酮、丙酮、丁酮-2等酮类和苯甲醛、糠醛等醛类。
所述多元胺可以选自脂肪胺、酰胺和芳胺。
所述环氧树脂可以选自双官能团和/或多官能团的环氧树脂。
所述硅氧烷表面活性剂可以选自r-胺丙基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷和r-胺基丙基三甲氧基硅烷。
所述钛酸酯表面活性剂选自二(辛基磷酰氧基)钛酸乙二酯和三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯。
本发明的高渗透性羰基-环氧防水补强材料是以含有α-H的几种羰基化合物作为混合活性稀释体系的环氧树脂材料。在某些酸性或碱性催化剂作用下，羰基化合物，例如糠醛、苯甲醛、丁酮-2、环己酮、丙酮羰基上的氧原子的诱导效应得以增强，使羰基活化，从而产生一系列的反应，生成含有羟基、乙烯基双键和仍有活泼的α-H的缔合物，它们能通过胺的作用结合到环氧树脂的大分子链上，形成立体网状的固结体。本发明通过胺基、羟基、羰基的线型中间物，活化带有α-H的羰基化合物，使其自身起固结反应和参与材料的固化反应，本发明的重要特征就是该中间物能使环氧树脂的非活性稀释剂转化为活性稀释剂。因为稀释剂的活性化，加之与表面活性剂的协同作用，使本发明可以在大量加入稀释剂时仍能保持优良的力学性能。
本发明的高渗透性羰基-环氧防水补强材料与中国发明专利87105255.5(材料B)提供的高渗透性呋喃-环氧化学灌浆材料相比，其对被处理介质的接触角更小，表面张力适宜，而亲和力更强，因而渗透能力特强，力学性能优良，而原材料成本降低20～30％。本发明常用基本配方与材料B常用基本配方对比数据见表1、表2：
表1：本发明与中国发明专利87105255.5材料物理力学性能对比
| 密度(20℃)(g/cm3) | 表面张力(20℃)(10-5N/cm) | 对石英砂的起始接触角(°) | 亲和力比值比 | 起始粘度(20℃)(10-3Pa·s) | 初凝时间(d) | 固砂体的力学性能(MPa) | |||
| 抗压强度 | 抗拉强度 | 抗剪强度 | |||||||
| 本发明 | 1.0490 | 32.99 | 10.8 | 32.49 | 2.63 | 4 | 81.9 | 9.3 | 49.6 |
| 材料B | 1.0697 | 34.42 | 56.2 | 19.15 | 5.35 | 4 | 74.0 | 16.3 | 6.2 |
表2：本发明与中国发明专利87105255.5活性剂活化能力对比
| 固砂体︵抗MPa压︶强度 | 配方号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 本专利活性剂 | 71.9 | 82.0 | 73.1 | 72.0 | 70.8 | 43.6 | 30.3 | 8.6 | |
| 材料B活性剂 | 44.0 | 27.2 | 19.0 | 20.1 | 16.2 | 5.4 | 2.8 | 0 | |
| 提高率(％) | 63.4 | 196.0 | 284.7 | 258.2 | 337.0 | 707.4 | 982.4 | ||
| 配方中环氧树脂量的变化 | 递减方向→(同号配方中环氧树脂的含量均相同。环氧树脂含量递减至为0) | ||||||||
表2数据说明本发明的活性剂——线型中间物对含α-H的羰基化合物活化能力强，而且随着环氧树脂用量的减少，其活化效果更为显著，直至环氧树脂加入量为0时，羰基化合物，例如糠醛、丙酮等亦可与固化组份的胺交联，形成固结体。
本发明的特点在于由于线型中间物对含α-H的羰基的活化能力强，使本发明的材料中羰基化合物参与环氧树脂的固化反应，在表面活性剂的协同作用下，本发明就具有以下优点：材料的粘度低，对被处理介质如岩石、粘土等的接触角小、亲和力高，因而渗透性能极为优异；材料的力学性能优良；耐水性、耐酸碱性、耐腐蚀性能好；低毒、固结体无污染；材料制造工艺简单而价格低廉，使用时，将各组分混合即可。
本发明的材料既能作为化学灌浆材料使用，又能作为防水涂料使用。其作为化学灌浆材料使用时，可灌入渗透系数K≥10-8cm/s的极低渗透性的介质中，如水电站大坝基础的破碎、软弱夹层，使其岩性化，以代替传统的开挖回填砼的办法，提高软弱基岩的强度，以满足水电站大坝对基础的要求；而作为涂料使用时，则利用其极高的渗透能力，比如能渗入砼中，并与之结合形成具有一定厚度的憎水、补强防水层，达到优良的防渗效果。本发明的材料已在水库大坝基础补强处理、砼裂缝的补强、砼的防水处理试验及工程中获得成功，各项测试数据符合设计部门的技术要求。
实施例1
将二乙三胺、乙酰胺、苄酚、氢氧化钠按6∶0.5∶1∶0.0375的重量比称量，将二乙三胺、乙酰胺和苄胺置于反应器内，开动搅拌器搅拌使其混合均匀；氢氧化钠置于烧杯内，加入其重量1/3的水，使其成为均匀的溶液；反应器装上末端带氧化钙的冷凝管，升温至76℃，将催化剂徐徐倾入反应器中，恒温78.0±0.5℃反应33小时，冷却、过滤，即得线型中间物。
实施例2
将二乙三胺、乙酰胺、苄酚、氢氧化钡按10∶0.7∶1∶0.117的重量比称量，将二乙三胺、乙酰胺和苄酚置于反应器内，开动搅拌器搅拌使其混合均匀；氢氧化钡置于烧杯内，加入其重量1/2.5的水，使其成为均匀的溶液；反应器装上末端带氧化钙的冷凝管，升温至58℃，将催化剂徐徐倾入反应器中，恒温60±1℃反应46小时，冷却、过滤，即得线型中间物。
实施例3～5：
将甲组份：环氧树脂、羰基化合物、钛酸酯类表面活性剂和乙组份：线型中间物、多元胺、硅烷类表面活性剂剂按下表重量比分别配制备用，在化灌现场再将甲、乙组份混合均匀使用。
| 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | ||
| 线型中间物 | 8 | 2.6 | 1 | |
| 环氧树脂 | 0 | 24 | 21 | |
| 羰基化合物 | 丙酮 | 30 | 14 | |
| 丁酮 | 8 | |||
| 环己酮 | 30 | |||
| 苯甲醛 | 8 | |||
| 糠醛 | 52 | 31 | 40 | |
| 多元胺 | 三乙基四胺 | 9 | ||
| 二乙基三胺 | 11 | 8 | ||
| 硅氧烷表面活性剂 | r-胺丙基三乙氧基硅烷 | 0.7 | ||
| 苯胺甲基三乙氧基硅烷 | 0.25 | |||
| 钛酸酯表面活性剂 | 二(辛基磷酰氧基)钛酸乙二酯 | 0.3 | 1.4 | |
| 三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯 | 0.1 | |||
| 物理性能 | 粘度20℃(mPa·s) | 1.90 | 2.63 | 2.05 |
| 接触角20℃,SiO2(°) | 10.8 | 1.0 | ||
| 力学性能(MPa) | 抗压强度 | 8.6 | 70.3 | 66.0 |
| 抗拉强度 | 0.2 | 2.0 | 1.2 | |
| 抗剪强度 | 5.0 | 47.6 | 32 | |
Claims (9)
1、一种高渗透性的羰基-环氧防水、补强建材，包括羰基化合物、多元胺、环氧树脂和含氨基、羟基、羰基或羰基酰胺的线型中间物，其中所述中间物为：
C13N5OH23(C4NH9)n
和/或C13N5O2H23(C4NH9)m
和/或C13N6H25(C4NH9)p
式中，n为1～8，m为1～6，p为1～5。
2、根据权利要求1中所述的材料，其特征在于按重量份数计，其组成为：
中间物 1～15；
羰基化合物 40～80；
多元胺 10～20；
环氧树脂 0～50；
硅氧烷表面活性剂 0～3；
钛酸酯表面活性剂 0～3。
3、根据权利要求1或2中所述的材料，其特征在于所述羰基化合物选自环己酮、苯甲酮、丙酮、丁酮-2、苯甲醛和糠醛。
4、根据权利要求1或2中所述的材料，其特征在于所述多元胺选自脂肪胺、酰胺和芳胺。
5、根据权利要求1或2中所述的材料，其特征在于所述环氧树脂选自双官能团和/或多官能团的环氧树脂。
6、根据权利要求2中所述的材料，其特征在于所述硅氧烷表面活性剂选自r-胺丙基三乙氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷和r-胺基丙基三甲氧基硅烷。
7、根据权利要求2中所述的材料，其特征在于所述钛酸酯表面活性剂选自二(辛基磷酰氧基)钛酸乙二酯和三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯。
8、权利要求1～7中任一所述中间物的制备方法，其特征在于将二乙三胺、酰胺和苄酚按2～10∶0.45～0.9∶1～2的重量比混合，加入占总重量0.1％～8.0％的碱和/或碱土金属氢氧化物作催化剂，在52～82℃下反应20～46小时，冷却过滤得所述中间物。
9、根据权利要求8中所述的制备方法，其特征在于所述的碱和/或碱土金属氢氧化物催化剂选自钠、钾、钡的氢氧化物和氢氧化铵。
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