一種性能可控環氧-聚酮注漿材料及其製備方法與應用的製作方法

2023-12-09 08:13:46 4

專利名稱：一種性能可控環氧-聚酮注漿材料及其製備方法與應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於環氧注漿材料領域，涉及環氧注漿材料的製備方法，具體涉及一種性能可控環氧-聚酮注漿材料及其製備方法與應用。
背景技術：
環氧樹脂由於力學性能優異、固化收縮率小、耐腐蝕性能優良、粘接力強等優點而在防滲補強中得到廣泛應用。環氧注漿材料是指以環氧樹脂為主劑，加入一定量的稀釋劑和固化劑配製成的漿液。該材料可用壓送設備註入地層或縫隙內，使其擴散，然後在被處理部位進行原位化學反應從而達到膠凝或固化，使巖土或混凝土達到加固或防滲堵漏的目的。然而，在長期的試驗和施工中發現，環氧漿液的滲透性以及可操作時間和注漿體後期力學性能是一個相互矛盾的問題。對於大壩、橋梁、公路等大型工程的基礎加固，由於地質條件千差萬別，注漿材料的力學性能，滲透性和可操作時間等必須具有可控性。對於滲透性差的地層，注漿材料應具有較高的滲透性和較長的可操作時間，否則漿液無法滲入需要補強的部位。然而，可操作時間的延長以及滲透性的增加必然影響固結後的力學性能。如何在保持固結體力學性能的情況下延長漿液的可操作時間是目前環氧注漿材料應用中的一個難題。中國發明專利87105255. 5公開了一種高滲透性呋喃-環氧化學灌漿材料，漿材具有很好的滲透性，但後期力學性能增加過慢，可控性差，在實際應用中往往需要較長的固化期。中國發明專利201010597831. 3報導了一種環保柔韌性環氧樹脂灌漿材料，由於利用了活性稀釋劑代替糠醛丙酮體系，力學性能有所提高，但其初始粘度大，可灌時間相對較短， 可灌性受到限制。

發明內容
本發明的目的是針對現有材料和技術的不足，提供一種性能可控環氧-聚酮注漿材料及其製備方法與應用。本發明的環氧-聚酮注漿材料，主要由甲，乙兩組分組成，其中甲組分包括環氧樹脂、反應性溶劑和界面改性劑，乙組分包括胺類固化劑、固化調控劑、固化促進劑和催化劑，反應性溶劑在催化劑等作用下形成聚酮樹脂，並進一步與環氧形成互穿網絡結構，因此確保注漿材料的力學性能、滲透性和可操作時間等實現可控，可以滿足不同工程的需要。為了達到上述目的，本發明採用了以下技術方案
一種性能可控環氧-聚酮注漿材料，由甲組分和乙組分共同組成；所述甲組分和乙組分的重量比為100 (0. 5 70)；
所述甲組分包括環氧樹脂、反應性溶劑和界面改性劑；所述乙組分包括胺類固化劑、固化調控劑、固化促進劑和催化劑；
所述甲組分的組成按重量配比為環氧樹脂10、5份，反應性溶劑5 90份，界面改性劑 (Γ5份；所述乙組分的組成按重量配比為胺類固化劑5 95份，固化調控劑(Γ65份，固化促進劑O. 5 20份，催化劑0 5份。
所述環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂和/或雙酚F型環氧樹脂，優選為E-51、F51、 E-44或F-44 ;所述反應性溶劑為醛基化合物和酮基化合物的混合物，優選為苯甲醛、多聚甲醛、乙二醛、糠醛、丁酮、環己酮、丙酮、雙乙烯酮或乙醯丙酮中的一種或兩種以上；所述界面改性劑為稀土偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、鋯酸酯偶聯劑、硼酸酯偶聯劑、矽烷偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑中的一種或兩種以上，優選為稀土偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑或矽烷偶聯劑及其複合物。所述胺類固化劑為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、己二胺、間苯二胺、3-二甲氨基丙胺、3-二乙氨基丙胺或3-二丁胺基丙胺中的一種或兩種以上。所述固化調控劑為環氧化合物、酚類、醛類、酮類、聚醯胺齊聚物或聚乙烯胺齊聚物中的一種或兩種以上和多胺類化合物的加成物；所述環氧化合物為環氧丙烷苯基醚、環氧丙烷丁基醚、環氧丙烷異辛醚、碳十二至十四烷基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、苄基縮水甘油醚、聚乙二醇二縮甘油醚、聚丙二醇二縮甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、三羥甲基三縮水甘油醚、甲基丙烯酸縮水甘油醚或間苯二酚二縮水甘油醚；所述酚類為苯酚、甲基苯酚或二苯酚；所述醛類為甲醛、多聚甲醛、乙醛、糠醛或苯甲醛；所述酮類為甲乙酮、甲基異丙基酮或甲基異丁基酮；所述多胺類化學物為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、己二胺、間苯二胺、3-二甲氨基丙胺、3-二乙氨基丙胺或3-二丁胺基丙胺中的一種或兩種以上。所述固化促進劑為2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、2，4，6_三(二甲基氨基甲基) 苯酚的三油酸鹽、2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚的三-(2-乙基己酸)鹽、三乙醇胺、苄基二甲胺、鄰羥基苄基二甲胺、咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、取代脲、三苯基膦或乙醯苯肼中的一種或兩種以上。所述催化劑為磷腈、氨基硫脲、胍、金雞納鹼、正丁基氟化銨、稀土氧化物、鹼金屬氧化物或鹼土金屬氧化物及其氫氧化物中的一種或兩種以上。本發明還提供一種所述環氧-聚酮注漿材料的製備方法，包括以下步驟包括以下步驟在常溫下，按重量配比將環氧樹脂、反應性溶劑和界面改性劑混合均勻得到甲組分，按重量配比將胺類固化劑、固化調控劑、固化促進劑和催化劑混合均勻得到乙組分，將甲組分和乙組分按重量比為100 :(0. 5 70)混合均勻得到環氧-聚酮注漿材料。所述固化調控劑的製備方法包括以下步驟按重量配比將環氧化合物、酚類、醛類或酮類中的一種或兩種以上混合，攪拌條件下緩慢加入多元胺，在5(T150°C反應O. 5^12h, 冷卻過濾，得到固化調控劑。本發明還提供所述的氧-聚酮注漿材料在填補混凝土裂縫、修補巖石缺陷、道路橋梁、港口等大型工程以及建築物的基礎加固、防水防滲中的應用。本發明與現有技術相比，具有以下優點和有益效果
(1)本發明通過固化調控劑的加入，使漿液固化時間可控，並使注漿材料的後期力學性能快速增加，從而可以保持注漿材料高強度的前提下具有滲透性、可操作時間可控的特
點(2)本發明加入界面改性劑，增加了漿液的鋪張能力，使環氧注漿材料具有較高的溼潤和潤溼能力；
(3)本發明加入的催化劑使得反應性溶劑在後期形成分子量更大的聚酮樹脂並與環氧樹脂形成互穿網絡，增加了注漿體的韌性，提高了環氧注漿材料的綜合力學性能。(4)本發明的環氧注漿材料初始粘度低，在各種巖石、土壤和混凝土界面上鋪展性強，滲透性以及可操作時間可控性好，可以處理小到納米級的裂縫。同時後期力學強度增加快，注漿體力學強度高，可用於混凝土裂縫、修補巖石缺陷、道路橋梁、港口等大型工程以及建築物的基礎加固、防水防滲，尤其適用於滲透性低的巖石基礎斷層破碎帶，泥化夾層和混凝土細微裂縫的處理，大壩基礎防滲帷幕的補強。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步具體詳細描述，但本發明要求保護的範圍並不限於此。實施例I
將45份的環氧樹脂E-51，23份的丁酮，31. 8份的苯甲醛，O. 2份鋁酸酯偶聯劑攪拌混合均勻得甲組分；將乙二胺45份，固化調控劑T-31 48份，2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚5份，氧化鈣2份攪拌混合得乙組分；將甲組分和乙組分按照重量比100 :5混合均勻得到環氧-聚酮注漿材料。實施例2
將10份的環氧樹脂E-44，44份的丙酮，45. 5份的多聚甲醛，O. 5份鈦酸酯偶聯劑攪拌混合得甲組分；將三乙烯四胺88. 5份，固化調控劑651# 7份，2，4，6-三(二甲基氨基甲基) 苯酚3份，磷腈I. 5份攪拌混合得乙組分；將甲組分和乙組分按照重量比100 :0. 5混合均勻得到環氧-聚酮注漿材料。實施例3
將90份的環氧樹脂E-51，7份的環己酮，22. 5份的苯甲醛，O. 5份矽烷偶聯劑KH550攪拌混合得甲組分；將間苯二胺80份，固化調控劑酮亞胺10份，2，4，6-三(二甲基氨基甲基) 苯酚5份，氨基硫脲5份攪拌混合得乙組分；將甲組分和乙組分按照重量比100 70混合均勻得到環氧-聚酮注漿材料。實施例4
將45份的環氧樹脂E-44，27份的乙醯丙酮，27. 8份的乙二醛，O. 2份硼酸酯偶聯劑攪拌混合得甲組分；將二乙烯三胺78份，固化調控劑11份，2-乙基-4-甲基咪唑11份攪拌混合得乙組分；將甲組分和乙組分按照重量比100 8混合均勻得到環氧-聚酮注漿材料。實施例5
將40份的環氧樹脂F-44，23份的丁酮，36. 5份的糠醛，O. 5份鋯酸酯偶聯劑攪拌混合得甲組分；將二乙烯三胺30份，可固化調控劑593# 60份，2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚的三油酸鹽9. 8份，金雞納鹼O. 2份攪拌混合得乙組分；將甲組分和乙組分按照重量比 100 6混合均勻得到環氧-聚酮注漿材料。實施例6
將32份的環氧樹脂E-51，27份的丙酮，40. 5份的糠醛，O. 5份稀土偶聯劑攪拌混合得甲組分；將二乙烯三胺75份，固化調控劑590# 18份，苄基二甲胺6. 5份，正丁基氟化銨 O. 5份攪拌混合得乙組分；將甲組分和乙組分按照重量比100 :10混合均勻得到環氧-聚酮注漿材料。
將實施例f 6製備的環氧-聚酮注漿材料根據建材行業標準JC1041-2007進行測試(力學性能為28天)，並與市面上的現有商品中化798灌漿材料進行比較，結果如表I所 表I實施例製備的環氧-聚酮注漿材料的力學性能測試結果
權利要求
1.一種性能可控環氧-聚酮注漿材料，其特徵在於，所述環氧-聚酮注漿材料由甲組分和乙組分共同組成；所述甲組分和乙組分的重量比為100 :(0. 5^70)；所述甲組分包括環氧樹脂、反應性溶劑和界面改性劑；所述乙組分包括胺類固化劑、固化調控劑、固化促進劑和催化劑；所述甲組分的組成按重量配比為環氧樹脂10、5份，反應性溶劑5 90份，界面改性劑 (Γ5份；所述乙組分的組成按重量配比為胺類固化劑5 95份，固化調控劑(Γ65份，固化促進劑O. 5 20份，催化劑0 5份。
2.根據權利要求I所述的環氧-聚酮注漿材料，其特徵在於，所述環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂和/或雙酚F型環氧樹脂，優選為E-51、F51、E-44或F-44 ;所述反應性溶劑為醛基化合物和酮基化合物的混合物，優選為苯甲醛、多聚甲醛、乙二醛、糠醛、丁酮、環己酮、丙酮、雙乙烯酮或乙醯丙酮中的一種或兩種以上；所述界面改性劑為稀土偶聯劑、鋁酸酯偶聯齊U、鋯酸酯偶聯劑、硼酸酯偶聯劑、矽烷偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑中的一種或兩種以上，優選為稀土偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑或矽烷偶聯劑及其複合物。
3.根據權利要求2所述的環氧-聚酮注漿材料，其特徵在於，所述胺類固化劑為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、己二胺、間苯二胺、3-二甲氨基丙胺、3-二乙氨基丙胺或3- 二丁胺基丙胺中的一種或兩種以上。
4.根據權利要求3所述的環氧-聚酮注漿材料，其特徵在於，所述固化調控劑為環氧化合物、酚類、醛類、酮類、聚醯胺齊聚物或聚乙烯胺齊聚物中的一種或兩種以上和多胺類化合物的加成物；所述環氧化合物為環氧丙烷苯基醚、環氧丙烷丁基醚、環氧丙烷異辛醚、碳十二至十四烷基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、苄基縮水甘油醚、聚乙二醇二縮甘油醚、 聚丙二醇二縮甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、三羥甲基三縮水甘油醚、甲基丙烯酸縮水甘油醚或間苯二酚二縮水甘油醚；所述酚類為苯酚、甲基苯酚或二苯酚；所述醛類為甲醛、多聚甲醛、乙醛、糠醛或苯甲醛；所述酮類為甲乙酮、甲基異丙基酮或甲基異丁基酮；所述多胺類化學物為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、己二胺、間苯二胺、3-二甲氨基丙胺、3- 二乙氨基丙胺或3- 二丁胺基丙胺中的一種或兩種以上。
5.根據權利要求4所述的環氧-聚酮注漿材料，其特徵在於，所述固化促進劑為 2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚的三油酸鹽、2，4，6-三 (二甲基氨基甲基)苯酚的三-(2-乙基己酸)鹽、三乙醇胺、苄基二甲胺、鄰羥基苄基二甲胺、咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、取代脲、三苯基膦或乙醯苯肼中的一種或兩種以上。
6.根據權利要求5所述的環氧-聚酮注漿材料，其特徵在於，所述催化劑為磷腈、氨基硫脲、胍、金雞納鹼、正丁基氟化銨、稀土氧化物、鹼金屬氧化物或鹼土金屬氧化物及其氫氧化物中的一種或兩種以上。
7.權利要求I飛之一所述的環氧-聚酮注漿材料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟在常溫下，按重量配比將環氧樹脂、反應性溶劑和界面改性劑混合均勻得到甲組分，按重量配比將胺類固化劑、固化調控劑、固化促進劑和催化劑混合均勻得到乙組分，將甲組分和乙組分按重量比100 (O. 5^70)混合均勻得到環氧-聚酮注漿材料。
8.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，所述固化調控劑的製備方法包括以下步驟將環氧化合物、酚類、醛類或酮類中的一種或兩種以上混合，攪拌條件下緩慢加入多元胺，在5(Tl50°C反應O. 5 12h，冷卻過濾，得到固化調控劑。
9.權利要求f 8之一所述的環氧-聚酮注漿材料，其特徵在於，在填補混凝土裂縫、修補巖石缺陷、道路橋梁、港口等大型工程以及建築物的基礎加固、防水防滲中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種性能可控環氧-聚酮注漿材料及其製備方法與應用。本發明的環氧-聚酮注漿材料，主要由甲，乙兩組分組成，其中甲組分包括環氧樹脂、反應性溶劑和界面改性劑，乙組分包括胺類固化劑、固化調控劑、固化促進劑和催化劑，由於反應性溶劑在催化劑等作用下形成聚酮樹脂，並進一步與環氧形成互穿網絡結構，因此確保注漿材料的力學性能、滲透性和可操作時間等實現可控，其初始粘度低，在各種巖石、土壤和混凝土界面上鋪展性強，滲透性以及可操作時間可控性好，後期力學強度增加快，注漿體力學強度高，可用於填補混凝土裂縫、修補巖石缺陷、道路橋梁、港口等大型工程以及建築物的基礎加固、防水防滲。
文檔編號C08L61/00GK102585441SQ20121004742
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者劉宇, 張廣照, 馬春風 申請人:華南理工大學