CN1977018A - 粘性化学锚固粘合剂 - Google Patents

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Abstract

一种化学锚固粘合剂，包括粘度为约200,000到约4,000,000厘泊的第一部分和粘度为约200,000到约4,000,000厘泊的第二部分。化学锚固粘合剂可以是嵌条状或绳状。第一部分和第二部分沿交界面直接接合，该交界面可以沿嵌条或绳的长度方向延伸。第一部分包括要达到需要的粘度所要求的类型及数量的树脂和粒状填料。第二部分包括要达到需要的粘度所要求的类型及数量的固化剂和粒状填料。

Description

粘性化学锚固粘合剂
技术领域
本发明涉及一种粘性化学锚固粘合剂，用于工业和商业领域，如：桥梁、机场、高速公路、高层建筑物、体育场及隧道。
背景技术
高粘度化学锚固粘合剂公开于美国专利6,291,555；6,402,434；6,403,678；6,416,256和6,420,458。粘合剂可以是绳状或圆柱形嵌条，包括沿交界面相接合的第一部分A和第二部分B。将每个粘合剂嵌条插入钻孔中。用具有转动及(可能地)轴向运动的驱动工具，将锚固销驱动进入钻孔中。由驱动工具作用的锚固销的旋转运动，使第一粘合剂部分和第二粘合剂部分相混合，产生固化粘合剂、并将锚固销紧密地粘合到钻孔的内表面上的化学反应。
上述粘合剂的第一和第二部分具有粘度为约5百万到约50百万厘泊，在室温下基本上固化，但还是柔软的。上述粘合剂与其他已知的两部分化学锚固粘合剂不相同，已知的两部分化学锚固粘合剂中一个部分或两个部分为液体，并且要求在使用前分开包装。同时上述高粘性粘合剂效果很好，还需要或希望有一种化学锚固粘合剂，具有改进的粘合效果，且保持高粘性两部分粘合剂的优点。
发明概述
本发明涉及一种粘性化学锚固粘合剂，包括沿交界面相接合的第一部分A和第二部分B，其中第一部分和第二部分分别具有粘度约为200,000到约4百万厘泊，该粘度是在25℃下用由Brookfield Engineering Co.制造的型号为DV-3的Brookfield粘度计来测定的。化学锚固粘合剂将销、钩、螺钉、杆、及其他锚固件紧紧地固定在水泥、砖石、金属(如：钢铁)、陶器、塑料、玻璃和木材上所形成的结构孔内。高粘度确保粘合剂可以被成型、造形和/或用刀子切割，且在将锚固销插入到钻孔之前不会流出。
粘合剂的第一部分至少包括树脂。在一种实施方式中，第一部分包括环氧树脂(如：液态环氧树脂)和粒状填料，以达到所希望的粘度而要求的比例存在。
粘合剂的第二部分至少包括固化剂。在一种实施方式中，第二部分至少包括固化剂和粒状填料，以达到所希望的粘度而要求的比例存在。固化剂可以包括固化化合物和固化促进剂。
第一部分和第二部分可以被挤出、压制或用其他方法以绳的形式接合在一起，该绳为圆柱形、长方形、正方形、三角形或其他适合的形状。该绳可以具有任何适合的横截面直径和任何适合的长度。该绳可以用适合的塑料薄膜、金属箔、纸等包装材料包裹在其周围。第一和第二部分可以沿在绳的长度上延伸的至少一个交界面直接接合。“直接接合”是指两部分之间没有加入膜、胶囊(capsule)或其他隔离物。
锚固粘合剂绳可以根据钻孔的深度，切割或剪切为任意尺寸。在一种实施方式中，可以通过钻孔的深度来测量粘合剂合适的量，即：通过将绳的一端尽可能远地插入钻孔中，并在钻孔的顶部切断绳。如果钻孔的深度有变化，可以在施工现场将粘合剂切成或剪成不同的长度，对每个钻孔提供最佳的粘合剂量。由于两部分是被并行挤出的，每个部分相对于另一个部分的量实质上沿绳的长度是不变的。两部分在使用之前仅有的直接接触面是沿一个交界面的。由此最小化了它们之间的过早反应，而无需将一部分相对于另一部分进行密封。
附图说明
图1示出用管状膜包裹的按照本发明的粘合剂嵌条；
图2示出用管状膜包裹的按照本发明的粘合剂绳；
图3示出装有几个本发明的粘合剂嵌条的包装；
图4a-4i示出用横截面表示的两部分粘合剂组合物的几种挤出形状；
图5示出钻孔及用粘性粘合剂组合物固定入钻孔的锚固销。
本发明优选实施方式的详细描述
本发明涉及一种粘性化学锚固粘合剂，在锚固销和水泥、钢铁、砖石、陶器、玻璃、木材、塑料或其他建筑材料上形成的钻孔之间产生优良的粘接。
参见图1，粘性的、基本上为固相的锚固粘接剂是以嵌条10的形式示出，其适于插入钻孔中。所示的嵌条10是圆柱状，但也可以是根据钻孔的形状和尺寸的任何合适的形状和尺寸。粘合剂嵌条10包括第一部分12和第二部分14，它们连续且直接地沿在嵌条10的长度上延伸的交界面17面对面接触接合。该粘接剂嵌条10，基于第一部分12和第二部分14的组合重量，应含有第一部分12和第二部分14各自约为10-90重量％。适当地，嵌条10含有约25-80重量％的第一部分12和约20-75重量％的第二部分14，更优选地约50-75重量％的第一部分12和约25-50重量％的第二部分14，最优选地约59重量％的第一部分12和约41重量％的第二部分14。嵌条10用包装材料16包裹在它侧面，该包装材料可以、但不必需覆盖嵌条10的两端13和15，并且可以在包装材料端部26处加热密封。
参见图2，粘性化学锚固粘合剂可以像绳20一样被挤出并贮存，其随后在施工现场被切成分离的嵌条10。
粘合剂嵌条10的第一部分12在25℃时的粘性为约200,000到约4,000,000厘泊，适合地为约500,000到约1,000,000厘泊。该粘度用由Brookfield Engineering Co.制造的型号为DV-3的Brookfield粘度计，通过操作指南中提出的方法来测定。粘合剂嵌条10的第二部分14在25℃时的粘性为约200,000到约4,000,000厘泊，适合地为约500,000到约1,000,000厘泊。这样的粘度确保第一部分12和第二部分14具有相对固态、柔软的稠度，使粘合剂组合物可以被切割、压缩或进行其他想要的变形，但防止粘合剂组合物的流动、溢出及其他随机变形。例如，在水平钻孔中粘合剂组合物不会下垂到钻孔的下部或流出孔外。而且，粘合剂组合物也不会从上面的钻孔流出。
第一部分12适合地至少包括树脂。在一种实施方式中，第一部分12至少包括环氧树脂和粒状填料，以达到所希望的粘度而要求的比例存在。在另一种实施方式中，第一部分12包括约20-49重量％的环氧树脂、约50-80重量％的砂子和约1-10重量％的热解二氧化硅(fumed silica)。适合地，第一部分12包括约28-40重量％的环氧树脂、约55-70重量％的砂子和约2-6重量％的热解二氧化硅。
粘合剂的第二部分14至少包括固化剂。在一种实施方式中，第二部分14至少包括固化化合物、固化促进剂和粒状填料，以达到所希望的粘度而要求的比例存在。在另一种实施方式中，第二部分14包括约5-25重量％的胺化合物、约0.1-15重量％的叔胺化合物、约60-90重量％的砂子和约1-10重量％的热解二氧化硅。适合地，第二部分14包括约10-20重量％的胺化合物、约2-10重量％的叔胺化合物、约70-80重量％的砂子和约1-5重量％的热解二氧化硅。
适合地，环氧树脂是液态环氧树脂衍生物。例如包括酚醛环氧树脂和双酚环氧树脂。一种适合的双酚环氧树脂可以从Shell化学公司商购，商品名为EPON828。EPON828是由液态环氧树脂衍生的双官能双酚A/环氧氯丙烷。其他适合的环氧树脂包括从Ciba-Geigy商购的ARALDITE 610，和从Dow化学公司商购的DER 331。
在第一部分中的粒状填料可以包括第一粒状填料和第二粒状填料的混合物。至少约70重量％的第一粒状填料的美国筛(U.S.Sieve)尺寸在16到45之间，包括端点。适合的第一粒状填料是Agsco公司提供的AGSCO Sand#1二氧化硅砂。至少约70重量％的第二粒状填料具有美国筛尺寸在60到100之间，包括端点。适合的第二粒状填料是Agsco公司提供的Sand 70-100二氧化硅砂。基于第一部分12中的粒状填料的组合重量，第一部分12中的砂子包括相对每一重量份的第二砂约3-7重量份的第一砂，适合地，相对每一重量份的第二砂约4-5重量份的第一砂。粘合剂嵌条10的第一部分12中的粒状填料还可以包括，相对每一重量份的第二砂，量约为0.1-0.8重量份的热解二氧化硅，适合地约0.3-0.4重量份的热解二氧化硅。适合的热解二氧化硅是从DeGussa公司商购的R-202。
粘合剂嵌条10的第二部分14中的粒状填料可以包括前述的第二粒状填料，至少约70重量％的粒状填料具有美国筛尺寸在60-100之间，包括端点。第二部分中的粒状填料还可以包括热解二氧化硅，基于粘合剂嵌条10的第二部分14中的粒状填料的组合重量，相对每100重量份的第二粒状填料，热解二氧化硅的量为约1-10重量份，适合地约2-3重量份。
固化剂可以包括固化化合物和固化促进剂。在一种实施方式中，固化化合物是胺化合物，定义为胺或其化学衍生物，但不是叔胺。适合的胺化合物包括胺类、脂肪族胺类、氨基乙基哌嗪、酰胺基胺类、脂环族胺类等。适合的脂肪族胺类包括曼尼希碱(Mannich bases)。一种适合的曼尼希碱是Air产品公司(Air Products Co.)提供的名为ANCAMINE 1856。其他适合的胺类包括ANCAMINE 1767，ANCAMINE 1768和ANCAMINE 2422。
固化促进剂可以是叔胺化合物。例如适合的叔胺包括由Air产品公司提供的ANCAMINE 110，ANCAMINE K61B和ANCAMINE K54，以及Shell化学公司(Shell Chemical Co)提供的EPICURE 3253。ANCAMINE K54是特别适合的，其是三-(二甲氨甲基)苯酚。
随后实施例的组合物适用于化学锚固粘合剂嵌条10的第一部分12和第二部分14。
  材料   重量％
  第一部分(树脂)
  EPON828(双酚A环氧树脂)   35.00
  AGSCO Sand 70-100   11.00
  R-202(热解二氧化硅)   4.00
  AGSCO Sand#1   50.00
  合计   100.00
  第二部分(硬化剂)
  ANCAMINE 1856(改性脂肪族胺)   14.50
  ANCAMINE 2422(胺)   3.00
  ANCAMINE K54(叔胺)   5.00
  R-202(热解二氧化硅)   3.00
  AGSCO Sand 70-100   74.50
  合计   100.00
在上述实施例中，粘合剂组合物可以包括13重量份(59重量％)的第一部分12和9重量份(41重量％)的第二部分14。实施例的第一部分12的粘度为约880,000厘泊。实施例的第二部分14的粘度为约569,600厘泊。
为制备该粘合剂组合物，第一部分12的组分可以在第一混合器内混合，而第二部分14的组分可以在第二混合器内混合。单独的混合器可以是鼓式混合器、西格马型桨式混合器、行星式的混合器、挤出混合器、挤压混合器等。可以采用要求剪切、无需加热的强力混合，以确保在第一部分12和第二部分14中的各自组分的均匀分布。然后，利用会聚于同一模的各自的挤出机和/或压机，可以将第一部分12和第二部分14彼此相邻挤出和/或压出，以形成如图1所示的双组分粘合剂组合物，在第一部分12与第二部分14之间有交界面17。
粘合剂的第一部分12和第二部分14可以以各种外型被挤出和/或压制在一起。在优选的外型中，例如图4(a)中，粘合剂是圆柱形或椭圆形外型，部分12和部分14分别占据圆柱形的一半。其他可能的外型是套-芯结构(图4(b))，四分圆结构(图4(c))，三叶草叶结构(图4(d))，各种正方形和长方形结构(图4(e)、图4(f)和图4(g))，三角形结构(图4(h))，卷曲结构(图4(i))。
粘合剂组合物一被挤出，就可以用包装材料16包裹。然后，粘合剂组合物被切成如图1所示的分离的嵌条10，或者可以以如图2所示的盘绕的绳20来贮存。当以绳20贮存时，在施工现场或在进入施工现场之前，可以将粘合剂组合物切割成分离的有任意希望尺寸的嵌条10。
化学锚固粘合剂嵌条10或绳20可以分别用薄膜包装材料16包裹，如图1和图2所示。可替代的，包装材料16可以制成如图3所示的包装30。包装30可以包括多个单独的袋32，相邻的袋用隔离部34分开，该隔离部可以是加热密封区或者延伸在相邻袋之间的薄膜。单独的化学锚固粘合剂嵌条10可以贮存于每个袋32中。
包装材料16可以由塑料、铝箔、纸等制成。在一种适合的实施方式中，薄膜包装材料16包括形成屏蔽氧和光的外膜层，以及形成屏蔽潮湿并具有热封性能的内膜层。外层适合地由金属化聚合物制成，其是金属粒子和热塑性聚合物的结合。聚合物适合地为聚酰胺，可以是尼龙6、尼龙11、尼龙12、尼龙6/6、尼龙6/10、尼龙6/12等，并且适合的是尼龙6。聚酰胺也可以是共聚的，如聚醚酰胺。可替换地也可以使用其他金属化聚合物，如金属化聚酯或金属化聚丙烯。金属粒子可以是铝、铜、锌、钴、镍、铁、硅、钛等、以及这些金属的氧化物的粒子。金属粒子适合地为铝。金属粒子可以具有平均粒子直径约为0.1-25微米，适合地约为0.5-15微米，特别适合地约为1-10微米。金属粒子可以与聚酰胺掺杂或使用传统金属/涂布技术使其沉积于聚酰胺膜表面。
包装材料16的外膜层可以包括约50-99.9重量％的聚合物和约0.1-50重量％的金属粒子，适合地约75-99.5重量％的聚合物和约0.5-25重量％的金属粒子，特别适合地约95-99重量％的聚合物和约1-5重量％的金属粒子。外膜层的厚度可以为约2-30微米，适合地约5-25微米，特别适合地约10-20微米。
包装材料16的内膜层可以由聚烯烃制成。具有对潮湿进行屏蔽和热封性能的特别适合的聚烯烃是线性低密度聚乙烯。线性低密度聚乙烯是乙烯与约1-15重量％的C3-C20α-烯烃共聚用单体的无规共聚物。特别适合的线性低密度聚乙烯是乙烯与丁烯、己烯或辛烯的无规共聚物。
聚烯烃可以用齐格勒-纳塔催化剂、单中心(如：茂金属)催化剂或其他适合的催化剂来制备。聚烯烃可以具有熔体流动指数(在190℃使用2160-克重测量)约为0.5-25克/10分钟，适合地约1-10克/10分钟。包装材料16的内膜层厚度约为3-30微米，适合地约为10-25微米，特别适合地约为4-20微米。
一种可商购的适用于制成薄膜包装材料16的两层薄膜可以从Glenroy，Inc.得到。两层薄膜包括金属化尼龙6外层(用铝粒子制成)，厚度为12.2微米。外层从Honeywell，Inc.得到，商品名为CAPRAN EMBLEM MT-200。可商购薄膜包括具有厚度为16.5微米的线性低密度聚乙烯的内层。
化学锚固粘合剂可以使用任何适合的技术，用薄膜包装材料16包裹，包装材料16可以是唯一使用的包装材料。在另一个实施方式中，化学锚固粘合剂可以挤出到输送的拉伸包裹薄膜上，如由线性低密度聚乙烯制得的薄膜上，并且在输送的薄膜内被预包裹。然后，预包裹的化学锚固粘合剂的绳可以被切成分离的预包裹的嵌条10。然后，预包裹的嵌条10用按照本发明的薄膜包装材料16进一步包裹。
参见图5，化学锚固粘合剂的嵌条按下面的方式使用。嵌条10插入到在加工件40上形成的钻孔42内。驱动工具(未示出)用于驱动锚固销44进入钻孔42内。典型的锚固销44可以是螺纹的，且具有平的或尖的前端。典型的驱动工用使用快速旋转运动来旋转锚固销44进入钻孔42内，并且可以采用捶击(轴向运动)与旋转运动相结合的方式。
驱动工具的运动和随之的锚固销44的运动，造成包装材料16的破碎(如果它包裹着粘合剂嵌条10)，以及粘合剂嵌条10的第一部分12和第二部分14的混合。锚固销上的螺纹有助于混合。当锚固销被驱动进入钻孔内时，第一部分12、第二部分14和包装材料16(如果有)被混和成基本上均匀的混合物45，该混合物充满在锚固销和钻孔内壁之间的大部分空间48。混合动作基本上固化了混合物，以坚实地保证锚固销在钻孔内。
尽管此处所描述的本发明的实施方式目前是优选的，但是在不脱离本发明的精神和范围内可以做各种变化和改进。本发明的范围由后附的权利要求来限定，并且所有落入等同物的范围和内涵内的所有变化均被认为包括于其中。

Claims (21)

1.一种锚固粘合剂，包括：
第一部分，其至少包括树脂，并且具有粘度为约200,000到约4,000,000厘泊；以及
第二部分，其至少包括固化剂，并且具有粘度为约200,000到约4,000,000厘泊；
第一部分和第二部分沿交界面直接接合。
2.根据权利要求1所述的锚固粘合剂，其中，第一部分具有粘度为约500,000到约1,000,000厘泊，并且第二部分具有粘度为约500,000到约1,000,000厘泊。
3.根据权利要求1所述的锚固粘合剂，其中，树脂包括环氧树脂。
4.根据权利要求3所述的锚固粘合剂，其中，第一部分还包括第一粒状填料和第二粒状填料；
至少约70重量％的第一粒状填料具有美国筛尺寸在16到45之间，包括端点；且
至少约70重量％的第二粒状填料具有美国筛尺寸在60到100之间，包括端点。
5.根据权利要求4所述的锚固粘合剂，其中，第一粒状填料包括第一二氧化硅砂，并且第二粒状填料包括第二二氧化硅砂。
6.根据权利要求1所述的锚固粘合剂，其中，固化剂包括固化化合物和固化促进剂。
7.根据权利要求6所述的锚固粘合剂，其中，固化化合物包括胺化合物，并且固化促进剂包括叔胺化合物。
8.根据权利要求7所述的锚固粘合剂，其中，第二部分还包括粒状填料，至少约70重量％的粒状填料具有美国筛尺寸在60到100之间，包括端点。
9.根据权利要求8所述的锚固粘合剂，其中，第二部分还包括热解二氧化硅。
10.一种锚固粘合剂，包括：
约10-90重量％的第一部分，其至少包括树脂，并且具有粘度为约200,000到约4,000,000厘泊；以及
约10-90重量％的第二部分，其至少包括固化剂，并且具有粘度为约200,000到约4,000,000，包括端点；
第一部分和第二部分沿交界面直接接合。
11.根据权利要求10所述的锚固粘合剂，包括约25-80重量％的第一部分和约20-75重量％的第二部分。
12.根据权利要求10所述的锚固粘合剂，包括约50-75重量％的第一部分和约25-50重量％的第二部分。
13.根据权利要求10所述的锚固粘合剂，其中第一部分包括：
约20-49重量％的环氧树脂；
约50-80重量％的砂子；以及
约1-10重量％的热解二氧化硅。
14.根据权利要求13所述的锚固粘合剂，其中第一部分包括：
约28-40重量％的环氧树脂；
约50-75重量％的砂子；以及
约2-6重量％的热解二氧化硅。
15.根据权利要求10所述的锚固粘合剂，其中第二部分包括：
约5-25重量％的胺化合物；
约0.1-15重量％的叔胺化合物；
约60-90重量％的砂子；以及
约0.1-10重量％的热解二氧化硅。
16.根据权利要求15所述的锚固粘合剂，其中第二部分包括：
约10-20重量％的胺化合物；
约2-10重量％的叔胺化合物；
约70-80重量％的砂子；以及
约1-5重量％的热解二氧化硅。
17.一种锚固粘合剂，包括：
第一部分，其包括约20-49重量％的环氧树脂，约50-80重量％的砂子以及约1-10重量％的热解二氧化硅；以及
第二部分，其包括约5-25重量％的胺化合物；约0.1-15重量％的叔胺化合物；约60-90重量％的砂子；以及约1-10重量％的热解二氧化硅。
18.根据权利要求17所述的锚固粘合剂，其中在第一部分中的砂子包括：
第一砂，至少约70重量％的第一砂具有美国筛尺寸在16到45之间，包括端点；和
第二砂，至少约70重量％的第二砂具有美国筛尺寸在60到90之间，包括端点。
在第一部分中的砂子包括相对每一重量份的第二砂约3-7重量份的第一砂。
19.根据权利要求17所述的锚固粘合剂，其中，至少约70重量％的第二部分中的砂子具有美国筛尺寸在60到100之间，包括端点。
20.根据权利要求17所述的锚固粘合剂，其中，胺化合物包括脂肪族胺。
21.根据权利要求17所述的锚固粘合剂，其中，叔胺化合物包括三-(二甲氨乙基)苯酚。
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