專利名稱：一種環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料及其制備方法與應用的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)保型化學灌漿材料，特別涉及一種用于大型巖土工程基礎防滲及補強的環(huán)保型高滲透環(huán)氧化學灌漿材料及其制備方法與應用。
背景技術(shù)：
環(huán)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、涂料、灌漿材料等被廣泛應用于電子、機械、建筑等多個領域。環(huán)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。由于環(huán)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、可在潮濕環(huán)境使用、價格低廉等優(yōu)點成為環(huán)氧類灌漿材料最常用的活性稀釋劑。中國發(fā)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(huán)氧樹脂類灌漿材料，這些漿材能灌入滲透系數(shù)K < 10_6 10_8cm/s的軟弱基礎，并且具有優(yōu)良的力學性能。但是，糠醛-丙酮體系中的糠醛是一種易揮發(fā)、毒性較大的化工原料，它的使用日益受到限制。在生產(chǎn)和施工過程中如果操作不當，容易引起空氣污染甚至中毒事件發(fā)生。 面對當今化工綠色化的趨勢，尋找和開發(fā)環(huán)保型化學灌漿材料已是刻不容緩。水性環(huán)氧灌漿材料以水做稀釋劑，是一種完全無毒的環(huán)保型灌漿材料。但水性環(huán)氧灌漿材料固化后的力學性能較低，目前還只能用于防水堵漏，不適合應用在補強加固領域。而以低粘度的帶有環(huán)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(huán)保的。因為這些稀釋劑沸點較高，難以揮發(fā)，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(nèi)，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(huán)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(yōu)異力學性能的同時，又降低了漿材的毒性，減少對人體和環(huán)境的傷害，使傳統(tǒng)的糠醛-丙酮體系環(huán)氧灌漿材料煥發(fā)新的生命力，具有十分重要的現(xiàn)實意義和應用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料。這種環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料不僅初始粘度低、可操作時間可調(diào)，滲透性能好，能灌入滲透系數(shù)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(yōu)良等特點。本發(fā)明的另一目的在于提供所述的環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料的制備方法。本發(fā)明的再一目的在于提供所述的環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料的應用。本發(fā)明的目的可通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料，包含以下按質(zhì)量份計的成分
環(huán)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份硅烷偶聯(lián)劑1 3份表面活性劑0 3份促進劑1 6份；所述的環(huán)氧樹脂優(yōu)選為雙酚A型環(huán)氧樹脂、酚醛型環(huán)氧樹脂或雙酚F型環(huán)氧樹脂中的一種或至少兩種；更優(yōu)選雙酚A型環(huán)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制備將多元胺B、酚類化合物和甲醛按質(zhì)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，然后脫水得到得到活化劑；所述的多元胺B優(yōu)選為脂肪胺或脂環(huán)胺中的一種或兩種；所述的多元胺B更優(yōu)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(yōu)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(zhì)量百分比37%的甲醛水溶液；所述的催化劑為堿金屬氫氧化物，優(yōu)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(shù)人員的常識使用即可，一般為反應原料總質(zhì)量的 0. 2% ；所述的羰基化合物為酮或醛中的一種或兩種，優(yōu)選為酮和醛的混合物，更優(yōu)選為酮和醛按質(zhì)量比0.5 1.2 1配比得到的混合物；所述的酮優(yōu)選為環(huán)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(yōu)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(huán)氧基團的縮水甘油醚或縮水甘油酯，優(yōu)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、芐基縮水甘油醚、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(yōu)選為脂肪胺、脂環(huán)胺或改性酰胺中的一種或至少兩種；所述的硅烷偶聯(lián)劑為能夠與環(huán)氧基團或多元胺反應的硅氧烷類偶聯(lián)劑，優(yōu)選 Y -氨丙基三乙氧基硅烷、Y -氨丙基三甲氧基硅烷、N- β -(氨乙基)-Y -氨丙基甲基二甲氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Y-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或苯胺甲基三乙氧基硅烷中的至少一種；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(yōu)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(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料的制備方法，包括以下步驟(1)將環(huán)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、促進劑和硅烷偶聯(lián)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(huán)氧灌漿材料；所述的環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料特別適合用于大型巖土工程基礎防滲及補強。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果采用本發(fā)明技術(shù)制備的環(huán)氧灌漿材料摒棄了毒性較大的糠醛，減少對人體和環(huán)境的傷害，使環(huán)氧漿材更為環(huán)保；同時保留了糠醛-丙酮體系漿材優(yōu)異的滲透性、良好的力學性能以及簡單方便的制備工藝和施工工藝。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1(1)活化劑的制備將25質(zhì)量份二乙烯三胺、20質(zhì)量份對甲氧基酚和20質(zhì)量份甲醛(質(zhì)量百分比37%，下同)混合均勻，加入催化劑NaOH(前述所用物質(zhì)總質(zhì)量的1 % )，攪拌下升溫至40°C反應20小時，然后通過減壓，充分脫水得到活化劑。(2)環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料的制備A液50質(zhì)量份環(huán)氧樹脂E44，30質(zhì)量份苯甲醛，30質(zhì)量份丙酮，10質(zhì)量份辛基縮水甘油醚和3質(zhì)量份硬脂酸混勻得到；B液12質(zhì)量份二乙烯三胺，6質(zhì)量份活化劑，1質(zhì)量份氨丙基三甲氧基硅烷和 3質(zhì)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(huán)氧灌漿材料。實施例2(1)活化劑的制備將45質(zhì)量份二乙烯三胺、25質(zhì)量份對甲基酚、5質(zhì)量份對氨基苯酚和80質(zhì)量份甲醛混合均勻，加入催化劑氫氧化鉀(前述所用物質(zhì)總質(zhì)量的1 % )，攪拌下升溫至50°C反應18小時，然后通過減壓，充分脫水得到活化劑。(2)環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料的制備A液40質(zhì)量份環(huán)氧樹脂E51，30質(zhì)量份苯甲醛，30質(zhì)量份丁酮，10質(zhì)量份乙二醇二縮水甘油醚和1質(zhì)量份聚乙二醇硬脂酸單酯混勻得到；B液15質(zhì)量份三乙烯四胺，8質(zhì)量份活化劑，3質(zhì)量份氨丙基三乙氧基硅烷和 6質(zhì)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(huán)氧灌漿材料。實施例3(1)活化劑的制備同實施例1步驟(1)。(2)環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料的制備
A液40質(zhì)量份環(huán)氧樹脂E44，30質(zhì)量份甲基苯甲醛，15質(zhì)量份丙酮，20質(zhì)量份1， 4- 丁二醇二縮水甘油醚和2質(zhì)量份乙二醇硬脂酸單酯混勻得到；B液15質(zhì)量份四乙烯五胺，6質(zhì)量份活化劑，1質(zhì)量份縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和5質(zhì)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(huán)氧灌漿材料。實施例4(1)活化劑的制備同實施例1步驟⑴。(2)環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料的制備A液45質(zhì)量份環(huán)氧樹脂Ε44，25質(zhì)量份苯甲醛，30質(zhì)量份環(huán)己酮，5質(zhì)量份芐基縮水甘油醚和3質(zhì)量份乙二醇硬脂酸單酯混勻得到；B液15質(zhì)量份異佛爾酮二胺，5質(zhì)量份活化劑，3質(zhì)量份縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和6質(zhì)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(huán)氧灌漿材料。實施例5(1)活化劑的制備同實施例2步驟(1)。(2)環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料的制備A液30質(zhì)量份環(huán)氧樹脂Ε35，15質(zhì)量份茴香醛，15質(zhì)量份丙酮，10質(zhì)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(zhì)量份二乙烯三胺，6質(zhì)量份活化劑，1質(zhì)量份Y-氨丙基三甲氧基硅烷和 1質(zhì)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(huán)氧灌漿材料。實施例6(1)活化劑的制備同實施例2步驟(1)。(2)環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料的制備A液60質(zhì)量份環(huán)氧樹脂Ε51，50質(zhì)量份苯甲醛，30質(zhì)量份環(huán)己酮和5質(zhì)量份新戊二醇二縮水甘油醚混勻得到；B液20質(zhì)量份改性酰胺，10質(zhì)量份活化劑，3質(zhì)量份苯胺甲基三乙氧基硅烷和6 質(zhì)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(huán)氧灌漿材料。對比實施例1(1)活化劑的制備同實施例1步驟(1)。(2)高滲透環(huán)氧灌漿材料的制備與實施1相比，僅以糠醛替代甲醛，其他一致。A液50質(zhì)量份環(huán)氧樹脂Ε44，30質(zhì)量份糠醛，30質(zhì)量份丙酮，10質(zhì)量份辛基縮水甘油醚和3質(zhì)量份硬脂酸混勻得到；B液12質(zhì)量份二乙烯三胺，6質(zhì)量份活化劑，1質(zhì)量份氨丙基三甲氧基硅烷和 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(huán)氧灌漿材料。效果實施例將實施例1 6、對比實施例1制備的環(huán)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(jié)果如表1所示表1高滲透性高強度環(huán)氧灌漿材料的物理、力學性能
權(quán)利要求
1. 一種環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料，其特征在于包含以下按質(zhì)量份計的成分環(huán)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份硅烷偶聯(lián)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(huán)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； 所述的硅烷偶聯(lián)劑為能夠與環(huán)氧基團或多元胺反應的硅氧烷類偶聯(lián)劑； 所述的活化劑通過以下步驟制備將多元胺B、酚類化合物和甲醛按質(zhì)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，然后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； 所述的催化劑為堿金屬氫氧化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料，其特征在于所述的環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂、酚醛型環(huán)氧樹脂或雙酚F型環(huán)氧樹脂中的一種或至少兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料，其特征在于所述的雙酚A型環(huán)氧樹脂為E-35、E-44或E-51中的一種或至少兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料，其特征在于所述的多元胺B 為脂肪胺或脂環(huán)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(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料，其特征在于所述的多元胺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(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料，其特征在于所述的羰基化合物為酮和醛按質(zhì)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、芐基縮水甘油醚、 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(huán)胺或改性酰胺中的一種或至少兩種； 所述的硅烷偶聯(lián)劑為Y -氨丙基三乙氧基硅烷、Y -氨丙基三甲氧基硅烷、N- β -(氨乙基)-Y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、Υ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或苯胺甲基三乙氧基硅烷中的至少一種；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(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料，其特征在于 所述的酮為環(huán)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(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料，其特征在于所述的環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料的制備方法，包括以下步驟(1)將環(huán)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、促進劑和硅烷偶聯(lián)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(huán)氧灌漿材料。
9.權(quán)利要求1 8任一項所述的環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料用于大型巖土工程基礎防滲及補強。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于大型巖土工程基礎防滲及補強的環(huán)保型高滲透環(huán)氧化學灌漿材料及其制備方法與應用。該環(huán)保型高滲透環(huán)氧灌漿材料包含以下按質(zhì)量份計的成分30～60份環(huán)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份硅烷偶聯(lián)劑、0～3份表面活性劑和1～6份促進劑。該環(huán)氧灌漿材料摒棄了毒性較大的糠醛，減少對人體和環(huán)境的傷害，使環(huán)氧漿材更為環(huán)保；同時保留了糠醛-丙酮體系漿材優(yōu)異的滲透性、良好的力學性能以及簡單方便的制備工藝和施工工藝。
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(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者何泳生, 史珺, 梁利巖 申請人:中科院廣州化學有限公司