一種環(huán)保型改性聚氨酯化學(xué)灌漿材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種環(huán)保型改性環(huán)氧酯樹(shù)脂灌漿材料，其特主要由環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑、丙烯酸類(lèi)化合物、有機(jī)酸、催化劑、阻聚劑、稀釋劑、增韌劑、引發(fā)劑、促進(jìn)劑組成，先在100重量份環(huán)氧樹(shù)脂中加入0.05～0.55份阻聚劑，然后在攪拌下加入19～31份丙烯酸類(lèi)化合物、0.1～0.5份催化劑，并在60～100℃下反應(yīng)1～5小時(shí)；再降溫至40～60℃，然后加入10～75份有機(jī)酸中和至pH值在5.5～7.5，制得陽(yáng)離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種環(huán)保型改性聚氨酯化學(xué)灌漿材料及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土木建筑工程基礎(chǔ)固結(jié)、防滲和混凝土裂縫補(bǔ)強(qiáng)的灌漿材料，具體是指一種環(huán)保型改性聚氨酯化學(xué)灌漿材料。
【背景技術(shù)】
[0002]混凝土裂縫種類(lèi)繁多，修補(bǔ)方法也很多。較常見(jiàn)的有表面涂層封閉法、注射法(低壓慢注修補(bǔ)法)、壓力注漿法、填充密封法?；瘜W(xué)灌漿材料比水泥具有較好的可灌性，而且能按工程的需要調(diào)節(jié)漿液的膠凝時(shí)間，特別適合對(duì)某些細(xì)微型縫、裂隙或孔隙的處理，也適用于有流動(dòng)水部位的堵漏或防滲。有的化學(xué)灌漿材料還具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度，用于結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，可獲得較好的效果。環(huán)氧樹(shù)脂具有強(qiáng)度高，粘結(jié)力強(qiáng)，收縮小，化學(xué)穩(wěn)定性好，可以室溫固化等一系列優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于混凝土裂縫的化學(xué)灌漿處理。[0003]混凝土裂縫用環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料:是以環(huán)氧樹(shù)脂為主，加入固化劑、稀釋劑、增韌劑等組分所形成的A、B雙組分灌漿材料。A組分是以環(huán)氧樹(shù)脂為主的體系，B組分為固化體系。由于采用低粘度環(huán)氧樹(shù)脂和新型固化劑，并加入反應(yīng)型表面處理劑，漿液粘度低、表面張力及接觸角小，具有優(yōu)良的浸潤(rùn)性能，能在干、濕、飽和水條件下固化，固結(jié)體具有較好力學(xué)性能和抗?jié)B性能。
[0004]環(huán)氧樹(shù)脂(印osy resin)是泛指含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基，以脂肪族、脂環(huán)族或芳香族等有機(jī)化合物為骨架，并能通過(guò)環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)形成有用的熱固性產(chǎn)物的高分子環(huán)氧低聚物。當(dāng)與固化劑(hardener)反應(yīng)便可形成三維網(wǎng)絡(luò)狀的熱固性塑料。它幾乎沒(méi)有單獨(dú)的使用價(jià)值，只有和固化劑反應(yīng)生成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不溶不熔聚合物才有應(yīng)用價(jià)值。
[0005]環(huán)氧樹(shù)脂中含有獨(dú)特的環(huán)氧基以及羥基、醚鍵等活性基團(tuán)和極性基團(tuán)，因而具有許多優(yōu)異的性能。與其他熱固性樹(shù)脂相比較，環(huán)氧樹(shù)脂的種類(lèi)和牌號(hào)最多，性能各異。環(huán)氧樹(shù)脂固化劑的種類(lèi)更多，再加上諸多的促進(jìn)劑、改性劑、添加劑等，可以進(jìn)行多種多樣的組合和組配，從而能獲得各種各樣性能優(yōu)異的、各具特色的環(huán)氧固化體系和固化物。幾乎能適應(yīng)和滿足各種不同使用性能和工藝性能的要求，這是其他熱固性樹(shù)脂所無(wú)法相比的。
[0006]環(huán)氧樹(shù)脂具有強(qiáng)度高，粘結(jié)力強(qiáng)，收縮小，化學(xué)穩(wěn)定性好，可以室溫固化等一系列優(yōu)點(diǎn)。環(huán)氧樹(shù)脂作為灌漿材料，初見(jiàn)于本世紀(jì)50年代末期，美國(guó)開(kāi)始應(yīng)用環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)修復(fù)以往很難處理的混凝土裂縫。從此，許多專(zhuān)家對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料進(jìn)行了廣泛的研究和應(yīng)用，環(huán)氧樹(shù)脂的性能特點(diǎn)如下:
I)力學(xué)性能好環(huán)氧樹(shù)脂具有很強(qiáng)的內(nèi)聚力，分子結(jié)構(gòu)致密，所以它的力學(xué)性能高于 酚醛樹(shù)脂和不飽和聚酯樹(shù)脂等通用型熱固性樹(shù)脂。
[0007]2)粘接性能優(yōu)異環(huán)氧樹(shù)脂固化體系中有活性極大的環(huán)氧基、羥基以及醚鍵、胺鍵、酯鍵等極性基團(tuán)，賦予了環(huán)氧固化物極高的粘接強(qiáng)度。再加上它有很高的內(nèi)聚強(qiáng)度等力學(xué)
性能，因此它的粘接性能特別強(qiáng)，可用作結(jié)構(gòu)膠。
[0008]3)固化收縮率小一般為1%~2%，環(huán)氧樹(shù)脂在液態(tài)時(shí)就有高度的締合，固化過(guò)程中又沒(méi)有副產(chǎn)物的生成因此固化物收縮率小。環(huán)氧樹(shù)脂在熱固性樹(shù)脂中收縮性是最小的，線膨脹系數(shù)也很小，一般為6X10_5/°C。所以其產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定、內(nèi)應(yīng)力小，不易開(kāi)裂。
[0009]4)穩(wěn)定性好未固化的環(huán)氧樹(shù)脂是熱塑性樹(shù)脂，可溶于丙酮、二甲苯等有機(jī)溶劑中。如不與固化劑相混、自身不會(huì)固化可以較長(zhǎng)期存放而不變質(zhì)。
[0010]5)化學(xué)穩(wěn)定性好固化后的環(huán)氧樹(shù)脂含有穩(wěn)定的苯環(huán)、醚鍵及不與堿反應(yīng)的脂肪酯，故化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐一般的酸、堿及有機(jī)溶劑，特別是耐堿性優(yōu)于酚醛及聚脂樹(shù)脂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]一種改性乙烯基酯樹(shù)脂灌漿材料，其特征在于主要由如下按重量份計(jì)的組分制成:
環(huán)氧樹(shù)脂100份
固化劑10~25份
丙烯酸類(lèi)化合物38~55份
有機(jī)酸10~25份
催化劑0.1~0.5份
阻聚劑0.1~0.5份
稀釋劑90~130份
增韌劑5~10份` 引發(fā)劑6.0~9.0份
促進(jìn)劑0.5~1.0份。
[0012]所述環(huán)氧樹(shù)脂可分為兩大類(lèi):一類(lèi)是縮水甘油基型環(huán)氧樹(shù)脂，這類(lèi)環(huán)氧化合物是以環(huán)氧氯丙烷與含有活潑氫的有機(jī)化合物縮聚制得，如多元醇、多元酚、多元羧酸和多元胺等。因其原料不同又可制得縮水甘油醚環(huán)氧樹(shù)脂(如雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛環(huán)氧樹(shù)脂等)、縮水甘油酯環(huán)氧樹(shù)脂(如:均苯三酸三縮水甘油基環(huán)氧樹(shù)脂)和氨基環(huán)氧樹(shù)脂(如:二線基二苯甲烷四縮水甘油基環(huán)氧樹(shù)脂)。
[0013]環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑種類(lèi)很多，如有機(jī)胺類(lèi)、有機(jī)酸酐、咪唑類(lèi)、有機(jī)高聚物類(lèi)和其他改性品種等，特別是有機(jī)高聚物類(lèi)固化劑，一些高聚物因?yàn)閹в邪被?、酚羥基、羧酸基等活性基團(tuán)的高分子預(yù)聚體，被廣泛用作環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑，例如聚氨酯、酚醛樹(shù)脂、氨基樹(shù)月旨、端羧基聚酯，它們?cè)谑弓h(huán)氧樹(shù)脂固化的同時(shí)又較多地賦予本身的性能。
[0014]環(huán)氧樹(shù)脂的粘度，分為非活性稀釋劑、活性稀釋劑、糠醒一丙酮稀釋劑。其中，由于糠醛和丙酮的粘度都比較低，而它們兩者之間又能相互反應(yīng)，生成呋喃樹(shù)脂，且可以和環(huán)氧樹(shù)脂一起生成交聯(lián)的互穿網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。它的主要作用:降低漿液的粘度，提高對(duì)細(xì)微裂隙的可灌性；增加固化物的韌性。因此，可以將糠醒一丙酮混合稀釋劑劃分在活性稀釋劑的范圍之內(nèi)，現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用，并已取得了較好效果。宜盡量選用活性稀釋劑。
[0015]建筑膠粘劑所用增韌劑大致可有如下幾類(lèi):熱塑性樹(shù)脂或高分子材料，如長(zhǎng)鏈聚醚、聚酯、低分子液體聚酰胺等；應(yīng)用較廣的橡膠類(lèi)，如液體聚琉橡膠、丁脂橡膠、丁基橡膠和氯丁橡膠等、其他長(zhǎng)鏈大分子物質(zhì)等，可以根據(jù)其性能要求進(jìn)行選擇與配伍。
[0016]所述的催化劑為芐基三乙基氯化銨、或者四丁基溴化銨；所述的阻聚劑為2，6_ 二叔丁基對(duì)苯二酚、2，6- 二硝基對(duì)甲苯酚、對(duì)苯二酚、對(duì)叔丁基鄰苯二酚、對(duì)羥基苯甲醚或?qū)Ρ锦?；所述的稀釋劑，為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二縮三聚丙二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯或苯乙烯。
[0017]所述促進(jìn)劑是亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、氯化亞鐵、氯化亞錫、草酸、N-亞硝基對(duì)甲苯胺、丙二胺、二茂鐵、氯化鋅、三乙醇胺、環(huán)烷酸鈷、異辛酸鈷、萘酸鈷或者四氫喹啉；所述引發(fā)劑是過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、過(guò)氧化氫、高氯酸、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化環(huán)己酮、過(guò)氧化甲乙酮、過(guò)氧化異丙苯、苯甲酸過(guò)氧化叔丁酯、特丁基過(guò)氧化氫、叔丁基過(guò)氧化氫、異丙苯過(guò)氧化氫、三丁基硼、三乙基硼、過(guò)硫酸銨和亞硫酸氫鈉的混合物或過(guò)硫酸銨和硫代硫酸鈉的混合物。
[0018]有機(jī)酸是冰醋酸、丙烯酸、衣康酸、馬來(lái)酸、草酸、水楊酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、1-丙烯氧基-2-羥基丙磺酸、羥甲基丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、反丁烯二酸、苯甲酸、對(duì)羥基苯甲酸、苯二甲酸、油酸、亞麻酸或亞油酸。
[0019]環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料的制備方法，包括下述步驟:
(1)陽(yáng)離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備:
先在100重量份環(huán)氧樹(shù)脂中加入0.05~0.55份阻聚劑，然后在攪拌下加入19~31份丙烯酸類(lèi)化合物、0.1~0.5份催化劑，并在60~100°C下反應(yīng)I~5小時(shí)；再降溫至40~60°C，然后加入10~75份有機(jī)酸中和至pH值在5.5~7.5，制得陽(yáng)離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂；
(2)陽(yáng)離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料的制備:
在上述100重量份的陽(yáng)離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂中加入增韌劑5~10份、促進(jìn)劑1.68~
6.61份、引發(fā)劑3.7~14.5份、緩凝劑0.01~0.15份、水O~900份，然后攪拌均勻，制得陽(yáng)離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂 灌漿材料。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1
環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料的制備:
各組分重量份數(shù)配比如下:
環(huán)氧樹(shù)脂100份
固化劑10份
丙烯酸類(lèi)化合物38份
有機(jī)酸10份
催化劑0.1份
阻聚劑0.1份
稀釋劑90份
增韌劑5份
引發(fā)劑6.0份
促進(jìn)劑0.5份
環(huán)氧樹(shù)脂為雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑為聚氨酯、酚醛樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、端羧基聚酯，它們?cè)谑弓h(huán)氧樹(shù)脂固化的同時(shí)又較多地賦予本身的性能。
[0021]環(huán)氧樹(shù)脂的稀釋劑為糠醒一丙酮混合稀釋劑。
[0022]建筑膠粘劑所用增韌劑為長(zhǎng)鏈聚醚、聚酯、低分子液體聚酰胺。[0023]所述的催化劑為芐基三乙基氯化銨、或者四丁基溴化銨，
所述的阻聚劑為2，6_ 二叔丁基對(duì)苯二酚、2，6_ 二硝基對(duì)甲苯酚、對(duì)苯二酚、對(duì)叔丁基鄰苯二酚、對(duì)羥基苯甲醚或?qū)Ρ锦?br> 所述的稀釋劑，為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二縮三聚丙二醇二丙烯酸酯、1，6_己二醇二丙烯酸酯或苯乙烯；
所述促進(jìn)劑是亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、氯化亞鐵、氯化亞錫、草酸、N-亞硝基對(duì)甲苯胺、丙二胺、二茂鐵、氯化鋅、三乙醇胺、環(huán)烷酸鈷、異辛酸鈷、萘酸鈷或者四氫喹啉；
所述引發(fā)劑是過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、過(guò)氧化氫、高氯酸、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化環(huán)己酮、過(guò)氧化甲乙酮、過(guò)氧化異丙苯、苯甲酸過(guò)氧化叔丁酯、特丁基過(guò)氧化氫、叔丁基過(guò)氧化氫、異丙苯過(guò)氧化氫、三丁基硼、三乙基硼、過(guò)硫酸銨和亞硫酸氫鈉的混合物或過(guò)硫酸銨和硫代硫酸鈉的混合物。
[0024]有機(jī)酸是冰醋酸、丙烯酸、衣康酸、馬來(lái)酸、草酸、水楊酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、1-丙烯氧基-2-羥基丙磺酸、羥甲基丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、反丁烯二酸、苯甲酸、對(duì)羥基苯甲酸、苯二甲酸、油酸、亞麻酸或亞油酸。
[0025]環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料的制備方法，包括下述步驟:
(1)陽(yáng)離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備:
先在100重量份環(huán)氧樹(shù)脂中加入0.05~0.55份阻聚劑，然后在攪拌下加入19~31份丙烯酸類(lèi)化合物、0.1~0.5份催化劑，并在60~100°C下反應(yīng)I~5小時(shí)；再降溫至40~60°C，然后加入10~75份有機(jī)酸中和至pH值在5.5~7.5，制得陽(yáng)離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂；
(2)陽(yáng)離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料的制備:
在上述100重量份的陽(yáng)離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂中加入增韌劑5~10份、促進(jìn)劑1.68~
6.61份、引發(fā)劑3.7~14.5份、緩凝劑0.01~0.15份、水O~900份，然后攪拌均勻，制得陽(yáng)離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料。
[0026]上述內(nèi)容，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用于限制本發(fā)明的實(shí)施方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的主要構(gòu)思和精神，可以十分方便地進(jìn)行相應(yīng)的變通或修改，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)所要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)保型改性環(huán)氧酯樹(shù)脂灌漿材料，其特征在于主要由如下按重量份計(jì)的組分制成:環(huán)氧樹(shù)脂100份固化劑10~25份 丙烯酸類(lèi)化合物38~55份有機(jī)酸10~25份 催化劑0.1~0.5份 阻聚劑0.1~0.5份 稀釋劑90~130份增韌劑5~10份 引發(fā)劑6.0~9.0份 促進(jìn)劑0.5~1.0份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型改性環(huán)氧酯樹(shù)脂灌漿材料，其特征在于:所述環(huán)氧樹(shù)脂是以環(huán)氧氯丙烷與含有活潑氫的有機(jī)化合物縮聚制得的縮水甘油基型環(huán)氧樹(shù)脂，包括多元醇、多元酚、多元羧酸和多元胺或者是縮水甘油醚環(huán)氧樹(shù)脂，包括雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛環(huán)氧樹(shù)脂或者是縮水甘油酯環(huán)氧樹(shù)脂，包括均苯三酸三縮水甘油基環(huán)氧樹(shù)脂和氨二線基二苯甲烷四縮水甘油基環(huán)氧樹(shù)脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保`型改性環(huán)氧酯樹(shù)脂灌漿材料，其特征在于:環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑是有機(jī)胺類(lèi)、有機(jī)酸酐、咪唑類(lèi)、有機(jī)高聚物類(lèi)，包括聚氨酯、酚醛樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、端羧基聚酯。
4.如權(quán)利要求1所述的環(huán)保型改性環(huán)氧酯樹(shù)脂灌漿材料，其特征在于:所述的稀釋劑包括活性稀釋劑、活性稀釋劑、糠醛一丙酮稀釋劑，包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二縮三聚丙二醇二丙烯酸酯、1，6_己二醇二丙烯酸酯或苯乙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型改性環(huán)氧酯樹(shù)脂灌漿材料，其特征在于:增韌劑為長(zhǎng)鏈聚醚、聚酯、低分子液體聚酰胺、液體聚琉橡膠、丁脂橡膠、丁基橡膠和氯丁橡膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型改性環(huán)氧酯樹(shù)脂灌漿材料，其特征在于:催化劑為芐基三乙基氯化銨、或者四丁基溴化銨；所述的阻聚劑為2，6-二叔丁基對(duì)苯二酚、2，6-二硝基對(duì)甲苯酚、對(duì)苯二酚、對(duì)叔丁基鄰苯二酚、對(duì)羥基苯甲醚或?qū)Ρ锦?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保型改性環(huán)氧酯樹(shù)脂灌漿材料，其特征在于:所述促進(jìn)劑是亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、氯化亞鐵、氯化亞錫、草酸、N-亞硝基對(duì)甲苯胺、丙二胺、二茂鐵、氯化鋅、三乙醇胺、環(huán)烷酸鈷、異辛酸鈷、萘酸鈷或者四氫喹啉；所述引發(fā)劑是過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、過(guò)氧化氫、高氯酸、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化環(huán)己酮、過(guò)氧化甲乙酮、過(guò)氧化異丙苯、苯甲酸過(guò)氧化叔丁酯、特丁基過(guò)氧化氫、叔丁基過(guò)氧化氫、異丙苯過(guò)氧化氫、三丁基硼、三乙基硼、過(guò)硫酸銨和亞硫酸氫鈉的混合物或過(guò)硫酸銨和硫代硫酸鈉的混合物，有機(jī)酸是冰醋酸、丙烯酸、衣康酸、馬來(lái)酸、草酸、水楊酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、1-丙烯氧基-2-羥基丙磺酸、羥甲基丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、反丁烯二酸、苯甲酸、對(duì)羥基苯甲酸、苯二甲酸、油酸、亞麻酸或亞油酸。
8.如權(quán)利要求1-7之一所述的環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料的制備方法，其特征在于:該制備方法包括下述步驟:(1)陽(yáng)離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備: 先在100重量份環(huán)氧樹(shù)脂中加入0.05~0.55份阻聚劑，然后在攪拌下加入19~31份丙烯酸類(lèi)化合物、0.1~0.5份催化劑，并在60~100°C下反應(yīng)I~5小時(shí)；再降溫至40~，60°C，然后加入10~75份有機(jī)酸中和至pH值在5.5~7.5，制得陽(yáng)離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂； (2)陽(yáng)離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料的制備: 在上述100重量份的陽(yáng)離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂中加入增韌劑5~10份、促進(jìn)劑1.68~，6.61份、引發(fā)劑3.7~14.5份、緩凝劑0.01~0.15份、水O~900份，然后攪拌均勻，制得陽(yáng)離子型水性環(huán)氧樹(shù)脂 灌漿材料。
【文檔編號(hào)】C08F283/10GK103865001SQ201410072945
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】楊小波 申請(qǐng)人:晉江市閩高紡織科技有限公司