一種環保型高滲透環氧灌漿材料及其製備方法與應用的製作方法
2024-02-29 08:06:15
專利名稱：一種環保型高滲透環氧灌漿材料及其製備方法與應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種環保型化學灌漿材料，特別涉及一種用於大型巖土工程基礎防滲及補強的環保型高滲透環氧化學灌漿材料及其製備方法與應用。
背景技術：
環氧樹脂具有粘接力強、在常溫可以固化、固化收縮性小、力學性能高以及耐腐蝕性能好等特點，因此作為粘合劑、塗料、灌漿材料等被廣泛應用於電子、機械、建築等多個領域。環氧樹脂類化學灌漿材料是目前使用最廣泛、用量最大的補強類灌漿材料。由於環氧樹脂本身粘度很大，作為灌漿材料使用時一般需加入活性稀釋劑。糠醛-丙酮體系活性稀釋劑以其稀釋效果好、可在潮溼環境使用、價格低廉等優點成為環氧類灌漿材料最常用的活性稀釋劑。中國發明專利87105255. 5,01107590. 2以及專利申請201010598220. 0等公開了一系列以糠醛-丙酮體系為活性稀釋劑的高滲透環氧樹脂類灌漿材料，這些漿材能灌入滲透係數K < 10_6 10_8cm/s的軟弱基礎，並且具有優良的力學性能。但是，糠醛-丙酮體系中的糠醛是一種易揮發、毒性較大的化工原料，它的使用日益受到限制。在生產和施工過程中如果操作不當，容易引起空氣汙染甚至中毒事件發生。 面對當今化工綠色化的趨勢，尋找和開發環保型化學灌漿材料已是刻不容緩。水性環氧灌漿材料以水做稀釋劑，是一種完全無毒的環保型灌漿材料。但水性環氧灌漿材料固化後的力學性能較低，目前還只能用於防水堵漏，不適合應用在補強加固領域。而以低粘度的帶有環氧基團的縮水甘油醚或甘油酯低分子物做稀釋劑，也是比較環保的。因為這些稀釋劑沸點較高，難以揮發，因此毒性較低。但是這類稀釋劑成本高，添加量不能太大，一般為樹脂的 20%以內，否則將導致材料的力學性能急劇下降。因此，這類活性稀釋劑對環氧樹脂的稀釋作用遠不如糠醛-丙酮體系，配成的漿液的粘度一般在200mPa 以上，無法對細微的裂縫進行處理。因此尋找無毒或者低毒的醛類替代糠醛，在保持漿材原有低粘度、高滲透性以及優異力學性能的同時，又降低了漿材的毒性，減少對人體和環境的傷害，使傳統的糠醛-丙酮體系環氧灌漿材料煥發新的生命力，具有十分重要的現實意義和應用價值。
發明內容
本發明的首要目的在於克服現有技術的缺點與不足，提供一種環保型高滲透環氧灌漿材料。這種環保型高滲透環氧灌漿材料不僅初始粘度低、可操作時間可調，滲透性能好，能灌入滲透係數K < 10S-6cm/s以下的軟弱基礎，而且具有排水性能以及力學性能優良等特點。本發明的另一目的在於提供所述的環保型高滲透環氧灌漿材料的製備方法。本發明的再一目的在於提供所述的環保型高滲透環氧灌漿材料的應用。本發明的目的可通過以下技術方案實現一種環保型高滲透環氧灌漿材料，包含以下按質量份計的成分
環氧樹脂30 60份活化劑5 10份羰基化合物30 80份活性稀釋劑5 20份多元胺A10 20份矽烷偶聯劑1 3份表面活性劑0 3份促進劑1 6份；所述的環氧樹脂優選為雙酚A型環氧樹脂、酚醛型環氧樹脂或雙酚F型環氧樹脂中的一種或至少兩種；更優選雙酚A型環氧樹脂，如E-35、E-44或E-51中的一種或至少兩種；所述的活化劑通過以下步驟製備將多元胺B、酚類化合物和甲醛按質量比05 80) (I5 3O) (2O 8O)配比混合，加入催化劑，攪拌升溫至40 70°C反應5 2O 小時，然後脫水得到得到活化劑；所述的多元胺B優選為脂肪胺或脂環胺中的一種或兩種；所述的多元胺B更優選為二乙烯三胺、三乙烯四胺或異佛爾酮二胺中的一種；所述的酚類化合物指的是苯酚及其衍生物，優選為苯酚、對氨基苯酚、對甲基苯酚、4-甲基苯酚、4-甲氧基苯酚或4-氨基苯酚中的一種或至少兩種形成的混合物；所述的甲醛為質量百分比37%的甲醛水溶液；所述的催化劑為鹼金屬氫氧化物，優選為氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種或兩種；催化劑的用量按本領域技術人員的常識使用即可，一般為反應原料總質量的 0. 2% ；所述的羰基化合物為酮或醛中的一種或兩種，優選為酮和醛的混合物，更優選為酮和醛按質量比0.5 1.2 1配比得到的混合物；所述的酮優選為環己酮、丙酮或丁酮中的一種或至少兩種的混合物；所述的醛優選為苯甲醛、茴香或甲基苯甲醛中的至少一種；所述的活性稀釋劑可為低粘度含環氧基團的縮水甘油醚或縮水甘油酯，優選丁基縮水甘油醚、辛基縮水甘油醚、1，4" 丁二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、1，6-己二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、苄基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚或甲苯基縮水甘油醚中的一種或至少兩種；所述的多元胺A優選為脂肪胺、脂環胺或改性醯胺中的一種或至少兩種；所述的矽烷偶聯劑為能夠與環氧基團或多元胺反應的矽氧烷類偶聯劑，優選 Y -氨丙基三乙氧基矽烷、Y -氨丙基三甲氧基矽烷、N- β -(氨乙基)-Y -氨丙基甲基二甲氧基矽烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷、Y-(2，3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷或苯胺甲基三乙氧基矽烷中的至少一種；所述的表面活性劑可為陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑中的一種或兩種；
所述的表面活性劑更優選為硬脂酸、聚乙二醇硬脂酸單酯、乙二醇硬脂酸單酯或乙二醇硬脂酸單酯中的一種或至少兩種；所述的促進劑可選自N，N_ 二甲基苯胺、二甲基對甲基苯胺、2，4，6_三(二甲基氨基)苯酚、乙基咪唑或三乙醇胺中的至少一種；所述的環保型高滲透環氧灌漿材料的製備方法，包括以下步驟(1)將環氧樹脂、羰基化合物、活性稀釋劑和表面活性劑混合，得到A液；將多元胺 A、活化劑、促進劑和矽烷偶聯劑混合，得到B液；(2)使用時，將A液和B液混合，得到高滲透性高強度的環氧灌漿材料；所述的環保型高滲透環氧灌漿材料特別適合用於大型巖土工程基礎防滲及補強。本發明相對於現有技術具有如下的優點及效果採用本發明技術製備的環氧灌漿材料摒棄了毒性較大的糠醛，減少對人體和環境的傷害，使環氧漿材更為環保；同時保留了糠醛-丙酮體系漿材優異的滲透性、良好的力學性能以及簡單方便的製備工藝和施工工藝。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。實施例1(1)活化劑的製備將25質量份二乙烯三胺、20質量份對甲氧基酚和20質量份甲醛(質量百分比37%，下同)混合均勻，加入催化劑NaOH(前述所用物質總質量的1 % )，攪拌下升溫至40°C反應20小時，然後通過減壓，充分脫水得到活化劑。(2)環保型高滲透環氧灌漿材料的製備A液50質量份環氧樹脂E44，30質量份苯甲醛，30質量份丙酮，10質量份辛基縮水甘油醚和3質量份硬脂酸混勻得到；B液12質量份二乙烯三胺，6質量份活化劑，1質量份氨丙基三甲氧基矽烷和 3質量份2，4，6-三(二甲基氨基)苯酚混勻得到；使用時將A液和B液混合，得到高滲透性高強度的環氧灌漿材料。實施例2(1)活化劑的製備將45質量份二乙烯三胺、25質量份對甲基酚、5質量份對氨基苯酚和80質量份甲醛混合均勻，加入催化劑氫氧化鉀(前述所用物質總質量的1 % )，攪拌下升溫至50°C反應18小時，然後通過減壓，充分脫水得到活化劑。(2)環保型高滲透環氧灌漿材料的製備A液40質量份環氧樹脂E51，30質量份苯甲醛，30質量份丁酮，10質量份乙二醇二縮水甘油醚和1質量份聚乙二醇硬脂酸單酯混勻得到；B液15質量份三乙烯四胺，8質量份活化劑，3質量份氨丙基三乙氧基矽烷和 6質量份三乙醇胺混勻得到；使用時將A液和B液混合，得到高滲透性高強度的環氧灌漿材料。實施例3(1)活化劑的製備同實施例1步驟(1)。(2)環保型高滲透環氧灌漿材料的製備
A液40質量份環氧樹脂E44，30質量份甲基苯甲醛，15質量份丙酮，20質量份1， 4- 丁二醇二縮水甘油醚和2質量份乙二醇硬脂酸單酯混勻得到；B液15質量份四乙烯五胺，6質量份活化劑，1質量份縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷和5質量份二甲基對甲基苯胺混勻得到；使用時將A液和B液混合，得到高滲透性高強度的環氧灌漿材料。實施例4(1)活化劑的製備同實施例1步驟⑴。(2)環保型高滲透環氧灌漿材料的製備A液45質量份環氧樹脂Ε44，25質量份苯甲醛，30質量份環己酮，5質量份苄基縮水甘油醚和3質量份乙二醇硬脂酸單酯混勻得到；B液15質量份異佛爾酮二胺，5質量份活化劑，3質量份縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷和6質量份乙基咪唑混勻得到；使用時將A液和B液混合，得到高滲透性高強度的環氧灌漿材料。實施例5(1)活化劑的製備同實施例2步驟(1)。(2)環保型高滲透環氧灌漿材料的製備A液30質量份環氧樹脂Ε35，15質量份茴香醛，15質量份丙酮，10質量份1，6_ 丁二醇二縮水甘油醚和3份乙二醇硬脂酸單酯混勻得到；B液10質量份二乙烯三胺，6質量份活化劑，1質量份Y-氨丙基三甲氧基矽烷和 1質量份2，4，6-三(二甲基氨基)苯酚混勻得到；使用時將A液和B液混合，得到高滲透性高強度的環氧灌漿材料。實施例6(1)活化劑的製備同實施例2步驟(1)。(2)環保型高滲透環氧灌漿材料的製備A液60質量份環氧樹脂Ε51，50質量份苯甲醛，30質量份環己酮和5質量份新戊二醇二縮水甘油醚混勻得到；B液20質量份改性醯胺，10質量份活化劑，3質量份苯胺甲基三乙氧基矽烷和6 質量份N，N- 二甲基苯胺混勻得到；使用時將A液和B液混合，得到高滲透性高強度的環氧灌漿材料。對比實施例1(1)活化劑的製備同實施例1步驟(1)。(2)高滲透環氧灌漿材料的製備與實施1相比，僅以糠醛替代甲醛，其他一致。A液50質量份環氧樹脂Ε44，30質量份糠醛，30質量份丙酮，10質量份辛基縮水甘油醚和3質量份硬脂酸混勻得到；B液12質量份二乙烯三胺，6質量份活化劑，1質量份氨丙基三甲氧基矽烷和 3份2，4，6-三(二甲基氨基)苯酚混勻得到；使用時將A液和B液混合，得到高滲透性高強度的環氧灌漿材料。效果實施例將實施例1 6、對比實施例1製備的環氧灌漿材料進行檢測，其中初始粘度參照GB/T10M7-2008標準測試；表面張力參照GB/T 18396-2008標準檢測；抗壓強度參照GB/T 2569-1981標準測試；抗拉強度參照GB/T 2568-1995標準測試以及粘接強度參照 GB16777-2008測試標準測試。測試結果如表1所示表1高滲透性高強度環氧灌漿材料的物理、力學性能
權利要求
1. 一種環保型高滲透環氧灌漿材料，其特徵在於包含以下按質量份計的成分環氧樹脂30 60份活化劑5 10份羰基化合物30 80份活性稀釋劑5 20份多元胺A10 20份矽烷偶聯劑1 3份表面活性劑0 3份促進劑1 6份；所述的羰基化合物為酮或醛中的一種或兩種； 所述的活性稀釋劑為低粘度含環氧基團的縮水甘油醚或縮水甘油酯； 所述的表面活性劑為陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑中的一種或兩種； 所述的矽烷偶聯劑為能夠與環氧基團或多元胺反應的矽氧烷類偶聯劑； 所述的活化劑通過以下步驟製備將多元胺B、酚類化合物和甲醛按質量比05 80) (I5 3O) (2O 8O)配比混合，加入催化劑，攪拌升溫至40 70°C反應5 2O 小時，然後脫水得到得到活化劑；所述的酚類化合物為苯酚或其衍生物； 所述的催化劑為鹼金屬氫氧化物。
2.根據權利要求1所述的環保型高滲透環氧灌漿材料，其特徵在於所述的環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂、酚醛型環氧樹脂或雙酚F型環氧樹脂中的一種或至少兩種。
3.根據權利要求2所述的環保型高滲透環氧灌漿材料，其特徵在於所述的雙酚A型環氧樹脂為E-35、E-44或E-51中的一種或至少兩種。
4.根據權利要求1所述的環保型高滲透環氧灌漿材料，其特徵在於所述的多元胺B 為脂肪胺或脂環胺中的一種或兩種；所述的酚類化合物為苯酚、對氨基苯酚、對甲基苯酚、4-甲基苯酚、4-甲氧基苯酚或 4-氨基苯酚中的一種或至少兩種形成的混合物；所述的催化劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種或兩種。
5.根據權利要求4所述的環保型高滲透環氧灌漿材料，其特徵在於所述的多元胺B 為二乙烯三胺、三乙烯四胺或異佛爾酮二胺中的一種。
6.根據權利要求1所述的環保型高滲透環氧灌漿材料，其特徵在於所述的羰基化合物為酮和醛按質量比0.5 1.2 1配比得到的混合物； 所述的活性稀釋劑為丁基縮水甘油醚、辛基縮水甘油醚、1，4- 丁二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、1，6_己二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、苄基縮水甘油醚、 苯基縮水甘油醚或甲苯基縮水甘油醚中的一種或至少兩種；所述的多元胺A為脂肪胺、脂環胺或改性醯胺中的一種或至少兩種； 所述的矽烷偶聯劑為Y -氨丙基三乙氧基矽烷、Y -氨丙基三甲氧基矽烷、N- β -(氨乙基)-Y-氨丙基甲基二甲氧基矽烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基矽烷、Υ-(2，3-環氧丙氧)丙基三甲氧基矽烷或苯胺甲基三乙氧基矽烷中的至少一種；所述的表面活性劑為硬脂酸、聚乙二醇硬脂酸單酯、乙二醇硬脂酸單酯或乙二醇硬脂酸單酯中的一種或至少兩種；所述的促進劑為N，N-二甲基苯胺、二甲基對甲基苯胺、2，4，6_三(二甲基氨基)苯酚、 乙基咪唑或三乙醇胺中的至少一種。
7.根據權利要求1所述的環保型高滲透環氧灌漿材料，其特徵在於 所述的酮為環己酮、丙酮或丁酮中的一種或至少兩種的混合物； 所述的醛為苯甲醛、茴香或甲基苯甲醛中的至少一種。
8.根據權利要求1所述的環保型高滲透環氧灌漿材料，其特徵在於所述的環保型高滲透環氧灌漿材料的製備方法，包括以下步驟(1)將環氧樹脂、羰基化合物、活性稀釋劑和表面活性劑混合，得到A液；將多元胺A、活化劑、促進劑和矽烷偶聯劑混合，得到B液；(2)使用時，將A液和B液混合，得到高滲透性高強度的環氧灌漿材料。
9.權利要求1 8任一項所述的環保型高滲透環氧灌漿材料用於大型巖土工程基礎防滲及補強。
全文摘要
本發明公開一種用於大型巖土工程基礎防滲及補強的環保型高滲透環氧化學灌漿材料及其製備方法與應用。該環保型高滲透環氧灌漿材料包含以下按質量份計的成分30～60份環氧樹脂、5～10份活化劑、30～80份羰基化合物、5～20份活性稀釋劑、10～20份多元胺A、1～3份矽烷偶聯劑、0～3份表面活性劑和1～6份促進劑。該環氧灌漿材料摒棄了毒性較大的糠醛，減少對人體和環境的傷害，使環氧漿材更為環保；同時保留了糠醛-丙酮體系漿材優異的滲透性、良好的力學性能以及簡單方便的製備工藝和施工工藝。
文檔編號C08G59/62GK102344647SQ20111023710
公開日2012年2月8日 申請日期2011年8月18日 優先權日2011年8月18日
發明者何泳生, 史珺, 梁利巖 申請人:中科院廣州化學有限公司