可通過前端聚合固化的反應(yīng)樹脂灰漿和固定錨桿的方法
【專利說明】可通過前端聚合固化的反應(yīng)樹脂灰漿和固定錨桿的方法
[0001] 本發(fā)明涉及可通過前端聚合固化的反應(yīng)樹脂灰漿，其包括至少一種可自由基聚合 的化合物、至少一種硫醇官能化的化合物和至少一種聚合引發(fā)劑，以及使用所述反應(yīng)樹脂 灰漿在實(shí)體基底的鉆孔中固定錨桿、鋼筋等的方法。
[0002] 為了在礦物基底，如混凝土構(gòu)造或墻體構(gòu)造中的鉆孔中固定錨桿、鋼筋或類似元 件，通常使用基于甲基丙烯酸酯或環(huán)氧樹脂的雙組份反應(yīng)樹脂灰漿。這類反應(yīng)樹脂灰漿在 相互反應(yīng)的成分混合之后具有一定的適用期，在該適用期內(nèi)可放置要固定的元件，并且在 另一時(shí)間段過后達(dá)到其最終強(qiáng)度。所述適用期在常規(guī)條件下為幾分鐘。這兩種效果總是彼 此相關(guān)聯(lián)，即較長(zhǎng)的適用期導(dǎo)致較長(zhǎng)的固化時(shí)間，其中該時(shí)間可取決于環(huán)境條件，也就是溫 度而發(fā)生變化。
[0003] 由DE 39 40 309 A1已知一種用于錨固固定的反應(yīng)樹脂灰漿，其包含可自由基固 化的乙烯基酯氨基甲酸酯作為粘結(jié)劑，并且提供具有出色耐久性和強(qiáng)度的固定。
[0004] DE 42 31 161 A1的主題是一種用于在鉆孔中固定錨固件的雙組份反應(yīng)樹脂灰 漿，其具有在無機(jī)基底或有機(jī)基底上的可固化化合物和固化劑含量，所述雙組份反應(yīng)樹脂 灰漿由于其水硬性和/或可縮聚的化合物的含量以及可固化的乙烯基酯的含量，除了具有 降低的收縮傾向，提高的抗熱變形性，改進(jìn)的燃燒行為、耐候性，較高的結(jié)合強(qiáng)度，有利的膨 脹系數(shù)，令人滿意的長(zhǎng)期性能和高抗溫度變化性之外還具有非常有利的可貯存性。
[0005] 最后，DE 43 15 788 A1公開了一種用于在固體中固定錨固件的銷接樹脂，其存在 于安瓿或料筒中并且包含作為粘結(jié)劑的不可自由基聚合的聚合物、具有至少兩個(gè)（甲基)丙 烯酸酯基團(tuán)的反應(yīng)性稀釋劑、其它反應(yīng)性稀釋劑、沸點(diǎn)為180°C的反應(yīng)性稀釋劑、其它聚合 物和非反應(yīng)性溶劑。該銷接樹脂使得可以達(dá)到在現(xiàn)有技術(shù)中常見的、或者所需的閾值 (Haltewert)、在其操作過程中更加安全、包含較低毒性的組分并且在其物理性能方面可適 應(yīng)于相應(yīng)應(yīng)用目的。
[0006] 因?yàn)樵趯⒃摲磻?yīng)樹脂灰漿或銷接樹脂應(yīng)用于施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)幾乎不可能在最佳條件 下進(jìn)行操作，如果例如首先用該反應(yīng)樹脂灰漿或銷接樹脂裝填多個(gè)鉆孔并且然后依次引入 固定元件，在放置可固化的反應(yīng)樹脂灰漿或者銷接樹脂與引入固定元件之間不同的時(shí)間間 隔可能造成反應(yīng)樹脂灰漿或者銷接樹脂的過早固化，以至于鉆孔不再能夠使用，這尤其在 高溫(夏季)下是非常嚴(yán)重的。
[0007] 為了克服適用期和/或固化時(shí)間的溫度依賴性，較早的德國專利DE 100 02 367 C1提出一種通過前端聚合在熱引發(fā)后可固化的反應(yīng)樹脂灰漿，其除了可聚合的單體或可固 化的樹脂和任選地至少一種填料外還包含一種在高于30°c的溫度下可熱活化的和/或可熱 釋放的用于單體的聚合引發(fā)劑和/或用于可固化的樹脂的固化促進(jìn)劑，其中這樣選擇單體 或者樹脂和聚合引發(fā)劑或者固化促進(jìn)劑的種類和量，使得在引發(fā)聚合之后得到至少l〇cm/ min的聚合前端速度。這種體系的不利之處在于貯存穩(wěn)定性不足。
[0008] 為了提高這種體系的貯存穩(wěn)定性，但又提供非常具有反應(yīng)性的體系，DE 101 32 336 A1提出使用有機(jī)取代的過硫酸銨作為聚合引發(fā)劑，其僅僅以所需原料的形式存在于反 應(yīng)樹脂灰漿的分開的組分中并且在所述至少兩種組分混合時(shí)才在反應(yīng)樹脂灰漿中原位形 成。在此，所述反應(yīng)樹脂灰漿的組分包含至少一種有機(jī)取代的銨鹽，而另一組分包含至少一 種無機(jī)過硫酸鹽，它們?cè)诜浅？焖俚姆磻?yīng)中形成有機(jī)取代的過硫酸銨，其然后可作為引發(fā) 劑用于反應(yīng)樹脂灰漿的自由基固化。
[0009] 不僅根據(jù)DE 100 02 367 C1的反應(yīng)樹脂灰漿，而且根據(jù)DE 101 32 336 A1的反應(yīng) 樹脂灰漿也具有缺點(diǎn)，即所述反應(yīng)樹脂灰漿是極其具有反應(yīng)性的體系，在這些體系中達(dá)到 高的前端溫度。所述高溫在固化期間導(dǎo)致明顯的發(fā)煙和起泡。產(chǎn)生歸因于分解產(chǎn)物的臨界 氣體。此外，在這些體系中觀察到在固化時(shí)物料發(fā)生相對(duì)強(qiáng)的起泡。因此，獲得不太致密的 固體，這對(duì)負(fù)載值造成不利影響，以至于使該反應(yīng)樹脂灰漿的應(yīng)用范圍受到局限。
[0010] 發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過替換反應(yīng)性組分，尤其是由較低反應(yīng)性的化合物替換可聚 合的反應(yīng)性化合物并不能消除該問題。反而觀察到固化不足并且并不鮮見的是在反應(yīng)樹脂 灰漿完全固化之前聚合前端中斷以及由此固化發(fā)生停頓。
[0011]現(xiàn)在，本發(fā)明的目的在于，提供一種在熱引發(fā)之后通過前端聚合發(fā)生固化的反應(yīng) 樹脂灰漿，該反應(yīng)樹脂灰漿不具有上述缺點(diǎn)，該反應(yīng)樹脂灰漿尤其表現(xiàn)出較低的發(fā)煙和較 少的起泡，發(fā)生完全固化并且在所述反應(yīng)樹脂灰漿固化之后產(chǎn)生致密的物料。
[0012] 現(xiàn)在已經(jīng)令人驚奇地表明，該目的可以通過添加硫醇官能化的化合物得以實(shí)現(xiàn)。 為此可以制備反應(yīng)樹脂灰漿，該反應(yīng)樹脂灰漿與由DE 100 02 367 C1和DE 101 32 336 A1 已知的體系相比反應(yīng)性更低，具有更少的發(fā)煙以及降低的起泡，但仍發(fā)生完全固化并且得 到更致密的聚合物。
[0013] 因此，本發(fā)明的主題是可通過前端聚合固化的反應(yīng)樹脂灰漿，其包括至少一種可 自由基聚合的化合物(a)、至少一種硫醇官能化的化合物(b)和至少一種聚合引發(fā)劑(c)，其 中所述至少一種可自由基聚合的化合物(a)與所述至少一種硫醇官能化的化合物(b)的重 量比在10:1至2:1的范圍內(nèi)，并且其中所述聚合引發(fā)劑(c)選自在高于30°C的溫度下可熱活 化和/或熱釋放的化合物和/或在原位由至少一種有機(jī)取代的銨鹽和至少一種無機(jī)過硫酸 鹽形成的過硫酸銨。
[0014] 當(dāng)通過熱引發(fā)，即通過逐點(diǎn)或整面加熱表面層或通過加熱反應(yīng)樹脂灰漿的內(nèi)部加 熱至高于30°C的溫度，所述可熱活化的和/或可熱釋放的聚合引發(fā)劑變得活化并且引發(fā)所 述可固化化合物的聚合時(shí)，本發(fā)明的反應(yīng)樹脂灰漿才基本固化。由此可以實(shí)現(xiàn)幾乎任意長(zhǎng) 度的灰漿適用期并且將其完全與固化時(shí)間分開，因?yàn)楣袒ㄟ^熱引發(fā)才能開始。如果需要， 以這種方式可以在將反應(yīng)樹脂灰漿引入到鉆孔中數(shù)小時(shí)之后才放置并調(diào)整要固定的元件， 并且通過短時(shí)間加熱灰漿表面在數(shù)秒至幾分鐘之內(nèi)引起反應(yīng)樹脂灰漿的固化。
[0015] 在此，熱引發(fā)是指可以在任意的時(shí)刻，如果需要在通過混合以分開的組分存在的 成分而形成反應(yīng)樹脂灰漿之后，通過輸入熱來引發(fā)所述反應(yīng)樹脂灰漿的聚合反應(yīng)，從而得 到非常長(zhǎng)的反應(yīng)樹脂灰漿的適用期并且可以有針對(duì)性地在期望的時(shí)刻開啟所述反應(yīng)樹脂 灰漿的完全固化。由此可以首先用反應(yīng)樹脂灰漿裝填大量鉆孔，隨后引入、調(diào)整固定元件以 及然后引發(fā)固化，從而可以實(shí)現(xiàn)最佳的且盡可能相同的固化并且由此可以實(shí)現(xiàn)所安裝的固 定元件的盡可能相同的拉出強(qiáng)度。
[0016] 最后，采用本發(fā)明的反應(yīng)樹脂灰漿不僅可以沿重力向下，而且還可以在水平方向 上或者在垂直方向上向上引發(fā)前端聚合。以這種方式通過相應(yīng)地調(diào)節(jié)反應(yīng)樹脂灰漿的粘 度，例如甚至可以用所述反應(yīng)樹脂灰漿填充存在于表層的、向下開口鉆孔，引入固定元件并 且通過熱引發(fā)來引發(fā)固化。
[0017] 在此，根據(jù)本發(fā)明，所述反應(yīng)樹脂灰漿的聚合的引發(fā)優(yōu)選通過借助火焰、烙鐵尖、 在固定元件的整個(gè)長(zhǎng)度上或部分長(zhǎng)度上延伸的電熱絲、熱風(fēng)機(jī)、閃光/激光束、感應(yīng)爐等逐 點(diǎn)或整面加熱表面層或者在原位通過化學(xué)反應(yīng)或者還通過經(jīng)由導(dǎo)熱性固定元件將熱量導(dǎo) 入反應(yīng)樹脂灰漿的內(nèi)部來進(jìn)行。
[0018] 可替代地，通過相應(yīng)地選擇所述反應(yīng)樹脂灰漿的成分，可以使本發(fā)明的反應(yīng)樹脂 灰漿在無熱活化的情況下在特定的等待時(shí)間之后也自發(fā)地固化。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在聚合 促進(jìn)劑(d)存在時(shí)在特定時(shí)間之后，該時(shí)間取決于聚合促進(jìn)劑的濃度，所述反應(yīng)樹脂灰漿即 使在無事先進(jìn)行熱引發(fā)的情況下仍開始聚合。
[0019] 有利的是，使用具有至少一個(gè)C-C雙鍵的化合物作為可自由基聚合的化合物(a)， 其可自由基固化并且由于不進(jìn)行均聚而是充分貯存穩(wěn)定性的。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，所述具有至少一個(gè)反應(yīng)性C-C雙鍵的化合物是具 有至少一個(gè)非芳族C-C雙鍵的化合物，如（甲基)丙烯酸酯官能化的化合物、烯丙基官能化的 化合物、乙烯基官能化的化合物、降冰片烯官能化的化合物和不飽和聚酯化合物。
[0021 ] 不飽和聚酯化合物的實(shí)例可以從M.Maik等人的文章 J.Macromol.Sci.， 1^￥.]\^(31'〇1]1〇1.〇16111.?]15^.2000,040，139-165中獲知，在該文章中這樣的化合物基于它們 的結(jié)構(gòu)來分類，其中分成五組：（1)正樹脂、（2)異樹脂、（3)雙酚-A-富馬酸酯、（4)氯橋酸酯 (Ch lor end ics)、和（5)乙烯基酯樹脂。從中還可以進(jìn)一步區(qū)分出所謂的二環(huán)戊