專利名稱：一種緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于建筑材料領域，特別涉及一種緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料及其制備方法。
背景技術：
緩粘結(jié)預應力技術是無粘結(jié)預應力技術和有粘結(jié)預應力技術兩種體系的結(jié)合，其突出的優(yōu)點使其成為當前建筑業(yè)研發(fā)的重點。緩粘結(jié)預應力鋼絞線主要由鋼絞線裸線、緩凝膠粘劑和外包護套三部分組成，其中緩凝膠粘劑在施工前期具有一定的流動性以及對鋼材的良好附著性。隨著時間的推移，緩凝膠粘劑逐漸固化，固化后的緩凝膠粘劑與鋼絞線牢牢地粘結(jié)在一起，并與外層的外包護套一起產(chǎn)生整體力學效果。`現(xiàn)用的外包護套材料多為高密度聚乙烯(HDPE)，雖然HDPE具有很好的防腐蝕效果和一定的機械強度，但其表面的惰性和非極性導致固化后的粘結(jié)劑與外包護套間的粘結(jié)強度很弱，這使得鋼絞線的整體力學效果大打折扣。雖然最近有公開號為CN201843004U、CN101665000A、CN101664997A等的專利指出，具有一定深度凸凹波紋的外包護套可以在緩凝膠粘劑和混凝土之間產(chǎn)生一定的嵌固作用。但在長期的應力狀態(tài)下，緩凝膠粘劑與外包護套及混凝土間仍然會發(fā)生滑移，使鋼絞線的承重能力下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服緩凝膠粘劑與外包護套間粘結(jié)性弱的問題，提供了一種與緩凝膠粘劑之間粘合性能良好的外包護套改性材料及其制備方法。本發(fā)明的一方面涉及一種緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料，其特征在于，所述材料包括100重量份的高密度聚乙烯(HDPE)作為基礎樹脂；15-30重量份的具有極性基團的共混樹脂；20-40重量份的偶聯(lián)劑處理的增強劑；以及O. 1-0. 4重量份的促進劑。本發(fā)明的另一方面涉及制備所述緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料的方法，其特征在于，所述方法包括(A)將所述增強劑在100-120°C的高速混合機中攪拌5_10分鐘，質(zhì)量約O. 5%至約2%的偶聯(lián)劑加入高速混合機，攪拌5-10分鐘，攪拌過程中溫度控制在100-150°C內(nèi)；(B)將所述基礎樹脂、所述具有極性基團的共混樹脂、所述促進劑以及所述受阻酚類抗氧劑一起加入到所述高速混合機中，不加入或加入所述非極性潤滑劑、極性潤滑劑，攪拌5-10分鐘后得到混合好的母料；(C)將所述母料用雙螺桿共混擠出，并風冷造粒。所述增強劑在高速混合機中的攪拌溫度和時間因增強劑的不同而不同。所述步驟(A)中的增強劑優(yōu)選為滑石粉，所述滑石粉在高速混合機中攪拌溫度優(yōu)選為110°C，時間優(yōu)選為5分鐘，加入所述偶聯(lián)劑后的攪拌時間優(yōu)選為10分鐘。所述步驟(B)中攪拌時間優(yōu)選為10分鐘。本發(fā)明的另一方面涉及一種由所述緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料包覆的緩粘結(jié)預應力鋼絞線。本發(fā)明詳細說明本發(fā)明所使用的術語“基礎樹脂”，又稱“基體樹脂”，是指復合材料中占主要重量份的組分。本發(fā)明以HDPE為基礎樹脂，通過改性的方法改善其因基體樹脂表面的惰性和非極性而與固化后的粘結(jié)劑間粘結(jié)強度較弱的問題。本發(fā)明所使用的術語“具有極性基團的共混樹脂”是指兩種或兩種以上具有極性基團的共聚物或接枝聚合物。本發(fā)明所使用的術語“增強劑”是指對填加到基礎樹脂中，對基礎樹脂的基本力學性能起到改進作用的外加劑。本發(fā)明所使用的術語“用偶聯(lián)劑預處理的增強劑”是指對增強劑填充到基礎樹脂前預先用偶聯(lián)劑進行表面改性，借助所述偶聯(lián)劑一端親無機基團一端親有機基團的特性提高其在基礎樹脂中的分散性。所述偶聯(lián)劑的常規(guī)用量為增強劑用量的O. 5 2%。本發(fā)明所使用的術語“促進劑”是指促進所用共混樹脂中極性基團與緩粘結(jié)劑之間發(fā)生交聯(lián)反應的助劑?！ぴ诒景l(fā)明的某些具體實施方案中，本發(fā)明所述的具有極性基團的共混樹脂根據(jù)材料的使用環(huán)境優(yōu)選為乙烯丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)、馬來酸酐接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-MAH)、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-GMA)中的一種或幾種的組合。在本發(fā)明的某些具體實施方案中，本發(fā)明所述的增強劑優(yōu)選為滑石粉，規(guī)格優(yōu)選為約1000目至約2000目。所述的偶聯(lián)劑優(yōu)選為鈦酸酯型偶聯(lián)劑，更優(yōu)選為異丙基二油酸
酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯(DN-1010)。 在本發(fā)明的某些具體實施方案中，本發(fā)明所述的促進劑優(yōu)選為乙酰丙酮類過度金屬化合物，更優(yōu)選為乙酰丙酮鋁。在本發(fā)明的某些具體實施方案中，本發(fā)明所述緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料還包括0-2重量份的非極性潤滑劑和0-2重量份的極性潤滑劑。在本發(fā)明的某些具體實施方案中，本發(fā)明所述緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料還包括O. 01-0.1重量份的受阻酚類抗氧劑。在本發(fā)明的某些具體實施方案中，本發(fā)明所述非極性潤滑劑為聚乙烯蠟、固體石蠟、液體石蠟和白油中的一種或幾種的組合；極性潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鋅以及硬脂酸鈣中的一種或幾種的組合。其中，非極性潤滑劑主要起內(nèi)部潤滑作用；極性潤滑劑主要起外部潤滑作用。本發(fā)明所述的非極性潤滑劑優(yōu)選為聚乙烯蠟，本發(fā)明所述的極性潤滑劑優(yōu)選為硬脂酸。在本發(fā)明的某些具體實施方案中，本發(fā)明所述受阻酚類抗氧劑為抗氧劑1010或抗氧劑264，優(yōu)選為抗氧劑1010。本發(fā)明所述制備所述緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料的方法，其包括(A)將所述增強劑在100-120°C的高速混合機中攪拌5_10分鐘，質(zhì)量約O. 5%至約2%的偶聯(lián)劑加入高速混合機，攪拌5-10分鐘，攪拌過程中溫度控制在100-150°C內(nèi)；(B)將所述基礎樹脂、所述具有極性基團的共混樹脂、所述促進劑以及所述受阻酚類抗氧劑一起加入到所述高速混合機中，不加入或加入所述非極性潤滑劑、極性潤滑劑，攪拌5-10分鐘后得到混合好的母料；(C)將所述母料用雙螺桿共混擠出，并風冷造粒。所述增強劑在高速混合機中的攪拌溫度和時間因增強劑的不同而不同。所述步驟(A)中的增強劑優(yōu)選為滑石粉，所述滑石粉在高速混合機中攪拌溫度優(yōu)選為110°C，時間優(yōu)選為5分鐘，加入偶聯(lián)劑后的攪拌時間優(yōu)選為10分鐘；所述步驟(B)中攪拌時間優(yōu)選為10分鐘；所述高速混合機轉(zhuǎn)速優(yōu)選為650RPM-1300RPM。在本發(fā)明制備所述緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料的某些具體實施方案中，所述步驟(C)中所述母料經(jīng)由雙螺桿擠出機分十段溫度擠出，十段雙螺桿的溫度范圍為180-220 V，所述十段溫度分別優(yōu)選為180 V，190 V，195 V，195 V，200 V，205 V，205 V，205。。，200。。，200。。。將由上述制備方案制得的緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料在單螺桿擠出涂覆機上對預應力鋼絞線進行包覆，得到一種外層護套與中間粘結(jié)劑具有很好粘合性的緩粘結(jié)預應力鋼絞線。
實施例 豐要原料>高密度聚乙烯一HDPE和聚乙烯蠟北京燕山石化公司；>乙烯丙烯酸共聚物一EAA :揚子巴斯夫公司；>乙烯醋酸乙烯共聚物一EVA :美國?？松梨冢?gt;滑石粉海城市他山輕燒鎂廠；>硬脂酸淄博魯川化工有限公司；>偶聯(lián)劑一異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯(DN-1010)和促進劑乙酰丙酮鋁南京品寧偶聯(lián)劑有限公司；>抗氧劑1010 :天津北方金恒化工廠。主要儀器設備>高速混合機GRH-10，遼寧阜新輕工機電設備廠；>平行雙螺桿擠出機ZSK-25WLE，直徑25mm，長徑比50，德國WP公司；>注射成型機HTF120，寧波海天塑機有限公司；>萬能材料試驗機CMT5105，深圳市新三思計量技術有限公司；測試方法>緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料的粘結(jié)強度按GB/T 7124測試；>緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料的拉伸性能按GB/T 1040. 2-2006測試；>緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料的彎曲性能按GB/T 9341-2008測試；>緩粘結(jié)預應力鋼絞線的粘結(jié)錨固性能按JG/T 369-2012測試。空白例將5000g的HDPE、100g的聚乙烯蠟、IOOg的硬脂酸、5g的抗氧劑1010加入高速混合機的料筒內(nèi)，在110°c下均勻攪拌約10分鐘。將得到的混合母料用雙螺桿擠出機共混造粒，即得到成品料Lse。雙螺桿的十段溫度設計從一到十分別為180，190，195，195，200，205,205,205,200,200°C。實施例1將980g的滑石粉加入到110°C的高速混合機中攪拌5分鐘，然后20g的異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯(DN-1010)加入高速攪拌機，攪拌10分鐘。然后將5000g的HDPE、100g的聚乙烯蠟、IOOg的硬脂酸、5g的抗氧劑1010、5g的乙酰丙酮鋁、750g的EVA加入到上述高速混合機中，在140°C溫度下繼續(xù)攪拌10分鐘。將得到的混合母料用雙螺桿擠出機共混造粒，即得到成品料U。雙螺桿的十段溫度設計從一到十分別為180,190，195，195, 200, 205, 205, 205, 200, 200°C 實施例2將1960g的滑石粉加入到110°C的高速混合機中攪拌5分鐘，然后40g的異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯(DN-1010)加入高速攪拌機，攪拌10分鐘內(nèi)。然后將5000g的HDPE、100g的聚乙烯蠟、IOOg的硬脂酸、5g的抗氧劑1010、5g的乙酰丙酮鋁、750g的EAA加入到上述高速混合機的料筒內(nèi)，140°C溫度下繼續(xù)攪拌10分鐘。將得到的混合母料用雙螺桿擠出機共混造粒，即得到成品料L2。雙螺桿的十段溫度設計從一到十分別為180,190，195 ，195, 200, 205, 205, 205, 200, 200°C 實施例3將1960g的滑石粉加入到110°C的高速混合機中攪拌5分鐘，然后40g的異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯(DN-1010)加入高速攪拌機，攪拌10分鐘。然后將5000g的HDPE、100g的聚乙烯蠟、IOOg的硬脂酸、5g的抗氧劑1010、IOg的乙酰丙酮鋁、750g的EAA、750g的EVA加入到上述高速混合機的料筒內(nèi)，在140°C溫度下繼續(xù)攪拌10分鐘。將得到的混合母料用雙螺桿擠出機共混造粒，即得到成品料L3。雙螺桿的十段溫度設計從一到十分別為180，190，195，195，200，205，205，205，200，200°C。實施例4將980g的滑石粉加入到110°C的高速混合機中攪拌5分鐘，然后20g的異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯(DN-1010)加入高速攪拌機，攪拌10分鐘。然后將5000g的HDPE、100g的聚乙烯蠟、IOOg的硬脂酸、5g的抗氧劑1010、IOg的乙酰丙酮鋁、1250g的EAA、250g的EVA加入到上述高速混合機的料筒內(nèi)，在140°C溫度下繼續(xù)攪拌10分鐘。將得到的混合母料用雙螺桿擠出機共混造粒，即得到成品料L4。雙螺桿的十段溫度設計從一到十分別為180，190，195，195，200，205，205，205，200，200°C。實施例5將1470g的滑石粉加入到110°C的高速混合機中攪拌5分鐘，然后30g的異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯(DN-1010)加入高速攪拌機，攪拌10分鐘。然后將5000g的HDPE、100g的聚乙烯蠟、IOOg的硬脂酸、5g的抗氧劑1010、20g的乙酰丙酮鋁、1500g的EAA加入到上述高速混合機的料筒內(nèi)，在140°C溫度下繼續(xù)攪拌10分鐘。將得到的混合母料用雙螺桿擠出機共混造粒，即得到成品料L5。雙螺桿的十段溫度設計從一到十分別為180,190，195，195, 200, 205, 205, 205, 200, 200°C 通過力學測試，對成品料Lse和L1-L5的粘結(jié)強度，拉伸性能和彎曲性能進行表征，如表I所示表I成品料L空白和L1-L5的力學性能
權利要求
1.一種緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料，其特征在于，所述材料包括100重量份的高密度聚乙烯(HDPE)作為基礎樹脂；15-30重量份的具有極性基團的共混樹脂；20-40重量份的偶聯(lián)劑處理的增強劑；以及O. 1-0. 4重量份的促進劑。
2.如權利要求1所述的緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料，其特征在于，所述具有極性基團的共混樹脂為乙烯丙烯酸共聚物(EAA)、乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)、馬來酸酐接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-MAH)、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-GMA)中的一種或幾種的組合。
3.如權利要求1所述的緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料，其特征在于，所述的增強劑為纖維增強劑或礦物粉類增強劑中的一種或幾種組合，纖維增強劑優(yōu)選為玻璃纖維、碳纖維；礦物粉類增強劑優(yōu)選為滑石粉、碳酸鈣、硅灰石、云母。
4.如權利要求1-3所述的緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料，其特征在于，所述的增強劑優(yōu)選為礦物粉類增強劑，更優(yōu)選為約1000目至約2000目的滑石粉；所述偶聯(lián)劑優(yōu)選鈦酸酯型偶聯(lián)劑，更優(yōu)選為異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯(DN-1010)；所述促進劑為乙酰丙酮類過度金屬化合物，更優(yōu)選為乙酰丙酮鋁。
5.如權利要求1-4所述的緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料，其特征在于，所述材料還包括0-2重量份的非極性潤滑劑和0-2重量份的極性潤滑劑。
6.如權利要求1-5所述的緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料，其特征在于，所述材料還包括O. 01-0.1重量份的受阻酚類抗氧劑。
7.如權利要求5-6所述的緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料，其特征在于，所述非極性潤滑劑為聚乙烯蠟、固體石蠟、液體石蠟以及白油中的一種或幾種的組合，優(yōu)選為聚乙烯蠟；所述極性潤滑劑為硬脂酸、硬脂酸鋅以及硬脂酸鈣中的一種或幾種的組合，優(yōu)選為硬脂酸；所述受阻酚類抗氧劑為抗氧劑1010或抗氧劑264 ;優(yōu)選為抗氧劑1010。
8.制備如權利要求1-7所述的緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料的方法，其特征在于，所述方法包括 (A)將所述增強劑在100-120°C的高速混合機中攪拌5-10分鐘，質(zhì)量約O.5%至約2%的偶聯(lián)劑加入高速混合機，攪拌5-10分鐘，攪拌過程中溫度控制在100-150°C內(nèi)； (B)然后將所述基礎樹脂、所述具有極性基團的共混樹脂、所述促進劑以及所述受阻酚類抗氧劑一起加入到所述高速混合機中，不加入或加入所述非極性潤滑劑、極性潤滑劑，攪拌5-10分鐘后得到混合好的母料； (C)將所述母料用雙螺桿共混擠出，并風冷造粒。
9.如權利要求8所述的制備緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料的方法，其特征在于，所述步驟(A)中所述增強劑優(yōu)選為滑石粉，所述滑石粉在高速混合機中攪拌溫度優(yōu)選為110°C，時間優(yōu)選為5分鐘，加入所述偶聯(lián)劑后的攪拌時間優(yōu)選為10分鐘；所述步驟(B)中攪拌時間優(yōu)選為10分鐘；所述步驟(C)中所述母料經(jīng)由十段雙螺桿擠出機擠出，十段雙螺桿的溫度范圍為180-220°C，所述十段溫度分別優(yōu)選為180°C，190°C，195°C，195°C，200 °C, 205 °C, 205 °C, 205 °C, 200 V, 200 V。
10.一種由權利要求1-7所述的外包護套改性材料包覆的緩粘結(jié)預應力鋼絞線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種緩粘結(jié)預應力鋼絞線外包護套改性材料及其制備方法，所述材料包括100重量份的高密度聚乙烯(HDPE)作為基礎樹脂；15-30重量份的具有極性基團的共混樹脂；20-40重量份的偶聯(lián)劑處理的增強劑；以及0.1-0.4重量份的促進劑。本發(fā)明所述外包護套改性材料與緩凝粘結(jié)樹脂間具有良好的粘結(jié)性能，添加經(jīng)偶聯(lián)劑處理的增強劑后，所述外包護套改性材料的屈服應力、拉伸模量和彎曲模量等性能可以很好地滿足于建筑工程應用?；诖朔N外包護套材料，制得了與混凝土粘結(jié)錨固性能良好的緩粘結(jié)預應力鋼絞線。
文檔編號C08L23/06GK103044746SQ20121053058
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權日2012年12月10日
發(fā)明者吳轉(zhuǎn)琴, 劉付永, 王玉玨, 范蘊蘊, 尚仁杰 申請人:中國京冶工程技術有限公司, 中冶建筑研究總院有限公司