CN1513933A - 建筑加固环氧型胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑加固环氧型胶粘剂及其制备方法，原料组成成分包括环氧树脂(A组分)和含有胺基、氰基、苯基、羟基、脲、硫脲、硫醇基等的固化剂(B组分)，其重量比为5∶1～1∶2，具体工艺步骤包括：A、固化剂(B组分)的合成，即在容器中加入多元胺，并升温至50～80℃，在搅拌下加入环氧化合物和丙烯腈的混合物，恒温反应3～6小时，再升温至100～130℃，加入脲和硫脲化合物，抽真空至压力≤0.001MPa并保持30～120分钟，冷却至15～60℃后加入硫醇化合物和硅烷偶联剂；B、胶粘剂的配制。本发明剪切、粘结拉伸、T型剥离及抗冲击强度大，具有优异的粘结、耐老化、柔韧性能，能应用于较宽的环境温度范围。

Description

建筑加固环氧型胶粘剂及其制备方法

技术领域：

本发明涉及精细化工领域中环氧树脂类胶粘剂及其制备方法，特别是涉及一种可应用于建筑加固维护中的裂缝修补，粘钢加固，粘贴碳纤维加固，钢筋锚固等的环氧型胶粘剂及其制备方法。

背景技术：

随着建筑业的迅猛发展，各种原因导致的混凝土结构破坏，造成的经济损失是惊人的，因此，在近十年来，各类混凝土结构的修复和更新改造出现突出的增长，在国外，如美国、加拿大、日本等，其工程量已占到整个建筑经营活动的50％以上。在国内，更新改造及维护工程量也急剧增大，特别是桥梁、高层建筑等工程。

作为砼结构，由于受各种因素的影响，致使砼结构发生破坏或承载受力不足，因此必须对其进行加固、维修。现常见的有裂缝灌注修复、钢板加固法、预应力法、碳纤维加固法、外加钢筋砼补强法。以上加固方法都必须配套相应的胶粘剂。

环氧树脂胶粘剂具有优异的力学性能、耐老化性能、耐水性能、耐化学介质性能和具有很好的耐酸碱性能，在合成胶粘剂中占有重要地位。由于环氧树脂胶粘剂具有以上综合优势，现国内外所使用的加固胶粘剂产品中，90％以上属于环氧型胶粘剂，甚至在某些加固规范中要求必须使用环氧型胶粘剂。

由于建筑行业的特殊性，建筑施工环境温度差异较大，一般在0～40℃范围内变化，因此，胶粘剂必须采用温固化类型。普通环氧型虽然属于温固化类胶粘剂，但却对环境温度非常敏感，在0℃时，大多数胶粘剂固化十分缓慢，甚至不固化，而在30～40℃时，固化速度又太快，凝胶时间通常只有十几分钟，根本无法施工。另外，普通室温固化环氧型胶粘剂存在固化物脆性大，固化速度随温度敏感等缺点，妨碍了其在建筑加固行业的进一步应用。为改进环氧树脂胶粘剂的脆性，国内外进行了大量的研究工作。早期环氧树脂胶粘剂采用的增韧方法是加入增塑剂，由于增塑剂与固化剂不能交联反映，增塑剂游离在环氧固化体系中，在短期内能表现出较好的韧性但粘结强度低，在长期使用后，增塑剂泌出，引起粘结失败和胶粘剂收缩，韧性下降。目前使用较多的环氧树脂胶粘剂增韧的方法是在环氧树脂组分中加入端羧基丁腈橡胶(CTBN)(CN85103888，CN85101895，CN87100265)和聚硫橡胶进行增韧，端羧基丁腈橡胶增韧环氧树脂胶粘剂，具有较好的增韧效果和较高的粘结强度，但成本较高。聚硫增韧橡胶增韧环氧树脂胶粘剂，粘结强度较差且具有很大的刺激性气味，使用极不方便。另外上述两种增韧剂的加入都使环氧树脂的活性降低，固化缓慢，固化时间延长，固化不完全。最近，报道了一种新型的柔性聚酯树脂作为环氧树脂胶粘剂增韧剂(田心和，环氧树脂的增柔和增韧，热固性树脂，1987(4)，那兵，新型环氧树脂增韧剂的合成与研究，粘结，2002(4))，上述报道的聚酯增韧剂同样存在常温固化缓慢，固化不完全等缺点。另外，目前所使用的增塑剂都是掺加到环氧树脂组分中，增韧剂具有很大的分子量，使环氧树脂组分的反应活性降低，从而使胶粘剂在常温下固化不完全。

发明内容：

本发明的目的旨在克服上述缺陷，提供一种在常温下即可固化且具有持久韧性及高反应活性的环氧树脂胶粘剂及其制备方法。通过该方法合成的胶粘剂能应用于较宽的环境温度范围，具有优异的粘结强度和良好的耐冲击强度，是一种长链柔性高效固化剂。

本发明的具体技术方案如下：

本发明的原料组成成分包括环氧树脂(A组分)和含有胺基、氰基、苯基、羟基、脲、硫脲、硫醇基等的固化剂(B组分)，其重量比为5∶1～1∶2。

本发明所述的环氧树脂(A组分)包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂肪醚的端环氧基化合物及前述三种环氧结构化合物的混合物。

本发明所述的固化剂(B组分)的配方为：多元胺10～80％(重量)、丙烯腈6～30％(重量)、环氧化合物10～50％(重量)、脲0～15％(重量)、硫脲5～25％(重量)、硫醇化合物0.5～5％(重量)，硅烷偶联剂0.2～15％(重量)。

本发明所述的固化剂(B组分)的优选配方为：多元胺25～50％(重量)、丙烯腈10～25％(重量)、环氧化合物20～50％(重量)、脲2～8％(重量)、硫脲5～20％(重量)、硫醇化合物0.5～5％(重量)，硅烷偶联剂0.2～15％(重量)。

本发明所述的多元胺，包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、己二胺、间苯二胺、间苯二甲胺或其中的两种或两种以上的混合物。

本发明所述的环氧化合物，包括双酚A或双酚F与环氧氯丙烷合成的环氧树脂、脂肪醚的端环氧基化合物、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚或其中的两种或两种以上的混合物。

本发明所述的硫醇化合物是指巯基酸和多元醇的酯化物，如季戊四醇四巯基丙酸酯。

本发明所述的硅烷偶联剂包括γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙基三乙氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三乙氧基硅烷、γ-苯胺基甲基三乙氧基硅烷。

本发明的具体工艺步骤包括：

A、固化剂(B组分)的合成

在容器中加入多元胺，并升温至50～80℃，在搅拌下加入环氧化合物和丙烯腈的混合物，恒温反应3～6小时，再升温至100～130℃，加入脲和硫脲化合物，抽真空至压力≤0.001MPa并保持30～120分钟，冷却至15～60℃后加入硫醇化合物和硅烷偶联剂。

B、胶粘剂的配制

将环氧树脂(A组分)和步骤A中所合成的固化剂(B组分)在常温下按重量比为5∶1～1∶2称量混合，充分搅拌均匀，即得本发明成品，静置5～10分钟后可用于施工。

本发明所述的脲、硫脲为固化剂合成的扩链剂，

本发明所述的硫脲和硫醇是固化剂在较低的温度下和环氧基团进行反应的促进剂。

本发明剪切、粘结拉伸、T型剥离及抗冲击强度大，具有优异的粘结、耐老化、柔韧性能，能应用于较宽的环境温度范围。

具体实施方式：

实施例1：

本发明的原料组成成分包括环氧树脂(A组分)和含有胺基、氰基、苯基、羟基、脲、硫脲、硫醇基的固化剂(B组分)，其重量比为2∶1。

本发明所述的环氧树脂(A组分)是指由陶氏化学公司生产的环氧树脂，其牌号为DER331(DOW CO.)。

本发明所述的固化剂(B组分)的配方为：多元胺29.36％(重量)、内烯腈16.17％(重量)、环氧化合物38.49％(重量)、脲4.27％(重量)、硫脲5.70％(重量)、硫醇化合物1.44％(重量)，硅烷偶联剂4.57％(重量)。

本发明所述的多元胺是指二乙烯三胺。

本发明所述的环氧化合物是指苄基缩水甘油醚。

本发明所述的硫醇化合物是指季戊四醇四巯基丙酸酯。

本发明所述的硅烷偶联剂是指γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。

本发明的具体工艺步骤包括：

A、固化剂的合成

将103克二乙烯三胺加入三口瓶中搅拌，升温至60℃，然后逐步加入135克苄基缩水甘油醚，56.7克丙烯腈的混合物，保持温度60～70℃3小时，然后升温100℃，加入15克脲和20克硫脲，抽真空至压力≤0.001MPa并保持30分钟，冷却至室温后加入5克季戊四醇四巯基丙酸酯和16克γ-氨基丙基三乙氧基硅烷并混合均匀。

B、胶粘剂的配制

将DER331(DOWCO.)环氧树脂(A组分)和步骤A中所合成的固化剂(B组分)在常温下按重量比为2∶1称量混合，充分搅拌均匀，即得本发明成品。

该胶粘剂在常温下，20分钟初固化，24小时完全固化。剪切强度23.4MPa，粘结拉伸强度26.9MPa，T型剥离强度50.4牛顿/厘米，抗冲击强度17.6千焦/米²。

实施例2：

本发明的原料组成成分包括环氧树脂(A组分)和含有胺基、氰基、苯基、羟基、脲、硫脲、硫醇基的固化剂(B组分)，其重量比为1∶1.5。

本发明所述的环氧树脂(A组分)是指由日本迪爱生公司生产的环氧树脂，其牌号为DIC850S。

本发明所述的固化剂(B组分)的配方为：多元胺29.12％(重量)、丙烯腈13.31％(重量)、环氧化合物49.21％(重量)、脲2.51％(重量)、硫脲3.34％(重量)、硫醇化合物1.00％(重量)，硅烷偶联剂1.51％(重量)。

本发明所述的多元胺是指己二胺。

本发明所述的环氧化合物是指DIC850S环氧树脂。

本发明所述的硫醇化合物是指季戊四醇四巯基丙酸酯。

本发明所述的硅烷偶联剂是指γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。

本发明的具体工艺步骤包括：

A、固化剂的合成

将116克己二胺加入三口瓶中搅拌，升温至60℃，然后逐步加入196克DIC850S环氧树脂，保持温度60～70℃2小时，然后升温110℃，加入10克脲和13.3克硫脲，抽真空至压力≤0.001MPa并保持2小时，降温70～80℃时，逐步加入53克丙烯腈，保持温度1小时，最后冷却至50℃加入4克季戊四醇四巯基丙酸酯和6克γ-氨基丙基三乙氧基硅烷混合均匀。

B、胶粘剂的配制

将DIC850S环氧树脂和步骤A中所合成的固化剂(B组分)在常温下按重量比为1∶1.5称量混合，充分搅拌均匀，即得本发明成品。

该胶粘剂在常温下，40分钟初固化，7天完全固化。剪切强度17.9MPa，粘结拉伸强度23.4MPa，T型剥离强度67.9牛顿/厘米，抗冲击强度40.5千焦/米²。

Claims (9)

1、一种建筑加固环氧型胶粘剂，其特征在于：原料组成成分包括环氧树脂(A组分)和含有胺基、氰基、苯基、羟基、脲、硫脲、硫醇基等的固化剂(B组分)，其重量比为5∶1～1∶2。

2、根据权利要求1所述的建筑加固环氧型胶粘剂，其特征在于：所述的环氧树脂(A组分)包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂肪醚的端环氧基化合物及前述三种环氧结构化合物的混合物。

3、根据权利要求1所述的建筑加固环氧型胶粘剂，其特征在于：所述的固化剂(B组分)的配方为：多元胺10～80％(重量)、丙烯腈6～30％(重量)、环氧化合物10～50％(重量)、脲0～15％(重量)、硫脲5～25％(重量)、硫醇化合物0.5～5％(重量)，硅烷偶联剂0.2～15％(重量)。

4、根据权利要求1或3所述的建筑加固环氧型胶粘剂，其特征在于：所述的固化剂(B组分)的优选配方为：多元胺25～50％(重量)、丙烯腈10～25％(重量)、环氧化合物20～50％(重量)、脲2～8％(重量)、硫脲5～20％(重量)、硫醇化合物0.5～5％(重量)，硅烷偶联剂0.2～15％(重量)。

5、根据权利要求3所述的建筑加固环氧型胶粘剂，其特征在于：所述的多元胺，包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、己二胺、间苯二胺、间苯二甲胺或其中的两种或两种以上的混合物。

6、根据权利要求3所述的建筑加固环氧型胶粘剂，其特征在于：所述的环氧化合物，包括双酚A或双酚F与环氧氯丙烷合成的环氧树脂、脂肪醚的端环氧基化合物、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚或其中的两种或两种以上的混合物。

7、根据权利要求3所述的建筑加固环氧型胶粘剂，其特征在于：所述的硫醇化合物是指巯基酸和多元醇的酯化物，如季戊四醇四巯基丙酸酯。

8、根据权利要求3所述的建筑加固环氧型胶粘剂，其特征在于：所述的硅烷偶联剂包括γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙基三乙氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三乙氧基硅烷、γ-苯胺基甲基三乙氧基硅烷。

9、根据权利要求1所述的建筑加固环氧型胶粘剂的制备方法，其特征在于：具体工艺步骤包括：

A、固化剂(B组分)的合成

在容器中加入多元胺，并升温至50～80℃，在搅拌下加入环氧化合物和丙烯腈的混合物，恒温反应3～6小时，再升温至100～130℃，加入脲和硫脲化合物，抽真空至压力≤0.001MPa并保持30～120分钟，冷却至15～60℃后加入硫醇化合物和硅烷偶联剂。

B、胶粘剂的配制

将环氧树脂(A组分)和步骤A中所合成的固化剂(B组分)在常温下按重量比为5∶1～1∶2称量混合，充分搅拌均匀，即得本发明成品，静置5～10分钟后可用于施工。