一種高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂及其製備方法與應用的製作方法
2023-05-13 10:22:41
專利名稱：一種高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂及其製備方法與應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種混凝土防水防腐塗料，具體涉及一種高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂及其製備方法與應用，該納米改性環氧樹脂可廣泛應用於水庫大壩工程、地鐵工程、隧道工程、城市地下大口徑排水管道和汙水處理池工程、海港碼頭工程及跨海大橋、公路、鐵路和地鐵高架橋、城市高層建築地下工程的混凝土防水防腐。
背景技術：
隨著我國改革開放的不斷深入，產業結構大幅度調整，工程建設的發展和城市規劃改造的啟動，混凝土結構建築工程愈來愈多。如水庫大壩工程、隧道工程、城市地下大口徑排水管道和汙水處理池工程、海港碼頭工程及跨海大橋、公路、鐵路和地鐵高架橋、城市高層建築地下工程等均需用大量混凝土材料建築。混凝土因其優異的堅固性、耐久性和安全性等，成為現代基礎設施和民用建築、海港工程、道路、橋梁、隧道等必不可少的建築材料。長期以來，人們一直以為混凝土應是非常耐久的材料，能夠抵擋一切有害因素的影響。但實際情況恰恰相反，環境因素極易對混凝土造成破壞，甚至是毀滅性的。混凝土受周圍環境的物理、化學、生物作用而劣化，進而導致建築結構使用壽命的縮短。受環境汙染的影響，空氣中的SO2和酸雨引起的碳化，使鋼筋鏽蝕不可避免；鹼骨料反應引起的混凝土體積膨脹、開裂甚至破壞；氯鹽腐蝕是沿海混凝土結構和市政橋梁腐蝕破壞的最重要原因之一；持續凍融使混凝土開裂，甚至崩裂等。水是造成混凝土破壞的主因和載體。水分可導致直接的物理變化如霜凍及解凍而產生的張力，水也是傳遞腐蝕性物質如氯離子、酸性氣體、毒物等的載體。所以只要能避免混凝土與水分直接接觸，就可以有效地提高混凝土耐久性。因此如何保證混凝土建築的防水防腐質量，是當前迫切需要研究解決的問題。目前，國內防水材料種類很多，對防水性能、強度等指標都規定得特別詳細，測試方法也都有了相應的國家標準、行業標準或地方標準。但是幾乎所有防水材料都沒有考慮到鹽腐蝕問題(即在地下防水施工和沿海工程防水施工時，礦化度很高的地下水及海水對防水層的腐蝕)。GB 50287-99中環境水對混凝土腐蝕程度及判別標準為環境水的pH值小於5. 5 或CO:含量大於60mg/L或S042_含量大於10000mg/L時，均能構成對混凝土的強腐蝕，使腐蝕區混凝土 1年內強度降低20%以上。這就要求防水材料不但要有優良的防水性能，還要有一定的耐腐蝕性。目前應用於構件表面塗刷防腐塗料，國內外最常用的是改性環氧防腐塗料、聚氨酯類和有機矽烷類、丙烯酸酯類塗料。常規的改性環氧防腐塗料一般含有溶劑、脆性較大， 比較適用於無孔的鋼結構防腐。由於混凝土的熱脹冷縮變形，對於混凝土的防腐，需要延伸率較大的環氧樹脂防腐塗料。聚氨酯防腐塗料雖然彈性比環氧樹脂防水防腐塗料高，能夠適應混凝土的熱脹冷縮變形，但它對混凝土的粘結力差，特別是潮溼基面的粘結力更差。而有機矽類是部分滲入並在表面形成一層疏水層，附著力更低，使用較少。丙烯酸酯類塗料一般是水性塗料，防腐蝕性能要比改性環氧和聚氨酯防腐塗料差，只適用於普通的防腐蝕工程。
發明內容
為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在於提供一種高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂。本發明的另一目的在於提供上述高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂的製備方法。本發明的再一目的在於提供上述高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂的用途。本發明的目的通過下述技術方案實現一種高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂，由甲組分和乙組分按照質量比10-40 1 混合而成；所述的甲組分由49-65%的改性環氧樹脂、0. 1_1 %的潤溼劑、32_48 %的填料、 1-3%的顏料、0. 1-1%的消泡劑和0. 1-1%的催化劑經混合攪拌、研磨而得到；所述的百分比為各成分佔甲組分原料總質量的百分比；所述的潤溼劑為HX-4020 ；所述的填料為鈦白粉、矽微粉、粉煤灰、滑石粉、絹雲母粉、沉澱硫酸鋇、重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣、納米改性重質碳酸鈣、氣相二氧化矽、抗氧劑1010或紫外線吸收劑UV-327 中的一種以上；所述的顏料為鐵紅或炭黑；所述的消泡劑為HX-2080 ；所述的催化劑為DMP-30 ；所述的改性環氧樹脂由以下方法製備得到將65-90%的端羥基聚氨酯加熱到80°C，攪拌下緩慢加入2_4%的納米氣相二氧化矽，攪拌均勻，加入7-30%的環氧樹脂，加熱到100°C維持20-30min，加入0. 1-1的促進劑，升溫到150°C進行反應3-4h，得到透明的改性環氧樹脂液體；所述的百分比為各成分佔改性環氧樹脂原料總質量的百分比；所述的環氧樹脂為低分子量的液態環氧樹脂，優選E-51、E_42或E-44中的一種；所述的納米氣相二氧化矽為親水型的納米氣相二氧化矽；所述的促進劑為BF3或其絡合物、DMP-30 ；所述的端羥基聚氨酯由以下方法製備得到將82-95. 7%的聚醚多元醇加熱升溫至110_120°C，抽真空脫水1. 5h ；然後降溫至 500C，加入4-19%的二異氰酸酯，攪拌均勻，升溫至70-800C，反應3. 5h,加入0. 1-1 %的催化劑，繼續反應lh，降溫到60°C，抽真空脫泡，得到端羥基聚氨酯；所述的百分比為各成分佔端羥基聚氨酯原料總質量的百分比；所述抽真空是抽真空至真空度為133. 3Pa ；所述的聚醚多元醇為二官能團聚醚多元醇，優選N-204、N-210、N-220、PTMEG-250、 PTMEG-650、PTMEG-1000 或 PTMEG-2000 中的一種；所述的二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯(TDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(MDI)、4，4' - 二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)、改性異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、六次甲基二異氰酸酯 (HDI)或其三聚物中的一種；所述的催化劑為二月桂酸二丁基錫(DBTDL)、辛酸亞錫或三乙烯二胺中的一種。所述的乙組分由以下方法製備得到將33-41%的酚與32巧4%的脂肪胺混合，待兩者熔化完全後，加入5_13%的多聚甲醛粉末；將體系加熱升溫至100°c回流反應2小時，然後減壓蒸餾除去產生的水，得到固化劑曼尼希鹼；冷卻至50°C ；加入0. 5-3%的附著力促進劑和0. 1-1%的催化劑，攪拌均勻即得乙組分；所述的百分比為各成分佔乙組分原料總質量的百分比。所述的酚為苯酚、辛基酚、壬基酚、甲酚或對苯二酚中的一種；所述的脂肪胺為己二胺、二乙烯三胺或三乙烯四胺中的一種；所述的附著力促進劑為Y-氨丙基三乙氧基矽烷(KH-550或A-1100)、苯氨基甲基三乙氧基矽烷(WD-42或ND-42)；所述的催化劑為DMP-30。上述的高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂可以用於混凝土的防水防腐，將該高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂塗抹於混凝土上，在(23士幻°C，相對溼度45-70%的條件下固化 14天可得到防水防腐塗膜。本發明的高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂其性能指標如下表所示
權利要求
1.一種高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂，其特徵在於是由甲組分和乙組分按照質量比10-40 1混合而成；所述的甲組分由49-65%的改性環氧樹脂、0. 1-1 %的潤溼劑、32-48%的填料、的顏料、0. 1-1%的消泡劑和0. 1-1%的催化劑經混合攪拌、研磨而得到；所述的百分比為各成分佔甲組分原料總質量的百分比；所述的乙組分由以下方法製備得到將33-41 %的酚與32- %的脂肪胺混合，待兩者熔化完全後，加入5-13%的多聚甲醛粉末；將體系加熱升溫至100°C回流反應2小時，然後除去產生的水，得到固化劑曼尼希鹼； 冷卻至50°C ；加入0. 5-3%的附著力促進劑和0. 1-1%的催化劑，攪拌均勻即得乙組分；所述的百分比為各成分佔乙組分原料總質量的百分比。
2.根據權利要求1所述的高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂，其特徵在於所述的填料為鈦白粉、矽微粉、粉煤灰、滑石粉、絹雲母粉、沉澱硫酸鋇、重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣、納米改性重質碳酸鈣、氣相二氧化矽、抗氧劑1010或紫外線吸收劑UV-327中的一種以上；所述的顏料為鐵紅或炭黑。
3.根據權利要求1所述的高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂，其特徵在於所述的改性環氧樹脂由以下方法製備得到將65-90%的端羥基聚氨酯加熱到80°C，攪拌下加入2-4%的納米氣相二氧化矽，攪拌均勻，加入7-30%的環氧樹脂，加熱到100°C維持20-30min，加入0. 1-1的促進劑，升溫到 150°C進行反應3-4h，得到改性環氧樹脂液體；所述的百分比為各成分佔改性環氧樹脂原料總質量的百分比。
4.根據權利要求3所述的高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂，其特徵在於所述的環氧樹脂為E-51、E-42或E-44中的一種；所述的促進劑為BF3。
5.根據權利要求3所述的高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂，其特徵在於所述的端羥基聚氨酯由以下方法製備得到將82-95. 7%的聚醚多元醇加熱升溫至110-120°C，抽真空脫水1. 5h ；然後降溫至 500C，加入4-19%的二異氰酸酯，攪拌均勻，升溫至70-800C，反應3. 5h,加入0. 1-1 %的催化劑，繼續反應lh，降溫到60°C，抽真空脫泡，得到端羥基聚氨酯；所述的百分比為各成分佔端羥基聚氨酯原料總質量的百分比。
6.根據權利要求5所述的高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂，其特徵在於所述的聚醚多元醇為 N-204、N-210、N-220、PTMEG-250、PTMEG-650、PTMEG-1000 或 PTMEG-2000 中的一種；所述的二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、4，4' -二苯甲烷二異氰酸酯、改性異佛爾酮二異氰酸酯或六次甲基二異氰酸酯中的一種；所述的催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫或三乙烯二胺中的一種。
7.根據權利要求1所述的高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂，其特徵在於所述的酚為苯酚、辛基酚、壬基酚、甲酚或對苯二酚中的一種；所述的脂肪胺為己二胺、二乙烯三胺或三乙烯四胺中的一種；所述的附著力促進劑為Y-氨丙基三乙氧基矽烷或苯氨基甲基三乙氧基矽烷。
8.根據權利要求7所述的高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂，其特徵在於所述的 Y -氨丙基三乙氧基矽烷為KH-550或A-1100。
9.根據權利要求7所述的高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂，其特徵在於所述的苯氨基甲基三乙氧基矽烷為WD-42或ND-42。
10.權利要求1-9所述的高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂在混凝土的防水防腐中的應
全文摘要
本發明公開了一種高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂及其製備方法與應用，該改性環氧樹脂是由甲組分和乙組分混合而成；甲組分由改性環氧樹脂、潤溼劑、填料、顏料、消泡劑和催化劑混合研磨而得到；乙組分是將酚與脂肪胺混合，加入多聚甲醛；回流反應，再加入附著力促進劑和催化劑，攪拌得到。本發明的高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂固含量達到98％以上，為無溶劑產品，可一次厚塗1.5～2mm成型；斷裂延伸率較大，達到250％以上，為高彈性環氧樹脂產品；斷裂強度高，其不透水性好(0.8MPa，恆壓2h不透水)；潮溼面的粘結力達到2.5MPa；對腐蝕介質的抵抗力強；耐老化和熱溼性強，80℃熱老化168h拉伸強度和斷裂延伸率可保持在80％以上。
文檔編號C09D5/00GK102424738SQ20111036294
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者張亞峰, 徐宇亮, 楊元龍, 王永珍, 陳雪亮 申請人:中科院廣州化灌工程有限公司