專利名稱：一種環(huán)境友好型無醛環(huán)氧注漿材料及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)氧注漿材料，特別是涉及一種環(huán)境友好型無醛環(huán)氧注漿材料的制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
環(huán)氧樹脂材料由于其優(yōu)異的力學(xué)性能、耐水性、耐腐蝕性、抗凍性能、抗阻尼性能而被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。環(huán)氧注漿材料是指以環(huán)氧樹脂為主要成分，配以稀釋劑、固化劑及其他性能調(diào)控助劑而制成的低粘度漿液。由于其固結(jié)體的優(yōu)異性能及漿液的低粘度成為目前最重要的一類注漿材料。低粘度的環(huán)氧注漿材料易于注入到地層或建筑水泥縫隙中，然后通過原位聚合反應(yīng)固化成性能優(yōu)異的固結(jié)體，從而達(dá)到防滲堵漏補(bǔ)強(qiáng)的目的。以往的環(huán)氧注漿材料主要是以糠醛丙酮混合物作為稀釋體系，該稀釋體系為反應(yīng)性溶劑，具有初始粘度低、滲透性好，固結(jié)體力學(xué)性能優(yōu)異等特點(diǎn)；然而，糠醛是一種毒性較大、易于揮發(fā)的化工原料，其在注漿材料中的使用已在歐美國家受到限制。另一方面，糠醛丙酮體系制備的環(huán)氧注漿材料為深褐色至黑色材料，難以著色，限制了其在設(shè)施表面防護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，我們亟待一種既保持著原本環(huán)氧注漿材料低粘度、高力學(xué)性能的特點(diǎn)，又具有低毒性、顏色較淺，易于著色的新材料。中國發(fā)明專利201010597831.3報(bào)道了一種環(huán)保柔韌性環(huán)氧樹脂灌漿材料，由于利用了縮水甘油醚活性稀釋劑代替糠醛丙酮體系，力學(xué)性能有所提高，但其初始粘度大，可灌時(shí)間相對(duì)較短，可灌性受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有材料和技術(shù)的不足，提供溶劑能夠與固化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)性溶劑、固化劑、環(huán)氧樹脂間形成互穿交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，初始粘度低的環(huán)境友好型無醛環(huán)氧注漿材料及其制備方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種環(huán)境友好型無醛環(huán)氧注漿材料在環(huán)氧注漿材料領(lǐng)域及基礎(chǔ)設(shè)施的混凝土表面 防腐、文物修復(fù)、地質(zhì)遺址保護(hù)，建筑物的防水防滲或建筑物的加固補(bǔ)強(qiáng)中應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種環(huán)境友好型無醛環(huán)氧注漿材料的制備方法:以重量份數(shù)計(jì)，將20 90份的環(huán)氧樹脂，10 80份的反應(yīng)性溶劑，O 5份的界面改性劑混合攪拌得甲組分；將5 80份胺類固化劑，O 80份的固化調(diào)控劑，O 32份固化促進(jìn)劑混合攪拌得到乙組分；將甲、乙組分按照重量比為100: 3 100: 70常溫混合，攪拌均勻，得到無醛反應(yīng)性環(huán)氧注漿材料；固化調(diào)控劑和固化促進(jìn)劑不同時(shí)為O ;所述的環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂或端羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂；所述的無醛反應(yīng)性溶劑為酮類和縮水甘油醚類的一種或兩種的混合物；所述的酮類為二丙酮醇、丙酮、丁酮、異佛爾酮、甲基異丁基酮、環(huán)己酮、雙乙烯酮、二甲基丙酮、對(duì)甲基苯乙酮和乙酰丙酮中的一種或多種；所述的縮水甘油醚類為十二 十四烷基縮水甘油醚，或者是所述的縮水甘油醚類為丁基縮水甘油醚、芐基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚和叔碳酸縮水甘油醚的一種或多種；所述的界面改性劑為鋁酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種；所述的胺類固化劑為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、N，N-二乙胺基丙胺和3- 二丁胺基丙胺中的一種或多種；所述的固化調(diào)控劑為改性胺類固化劑、芳香胺類固化劑和低分子聚酰胺類固化劑中的一種或多種；所述改性胺類固化劑為591#、593#、701#、810#改性胺類固化劑；所述芳香胺類固化劑為間苯二胺、間苯二甲胺或二氨基二苯甲烷；所述低分子聚酰胺類固化劑為650#或651#聚酰胺類固化劑；所述的固化促進(jìn)劑為三乙醇胺、二甲基苯胺、2，4，6_三(二甲基氨基甲基)苯酚、2，4，6_三(二甲基氨基甲基)苯酚的三-2-乙基己酸鹽，2，4，6_三(二甲基氨基甲基)苯酚的三油酸鹽、三苯基膦、甲基四氫苯酐和咪唑中的一種或多種。進(jìn)一步地，所述的雙酚A型環(huán)氧樹脂為E-51或E-44。所述的雙酚F型環(huán)氧樹脂為F-51或F-44。以重量份數(shù)計(jì)，優(yōu)選將30 80份的環(huán)氧樹脂，20 60份的反應(yīng)性溶劑，O 4份的界面改性劑混合攪拌得甲組分。以重量份數(shù)計(jì)，優(yōu)選將7 75份胺類固化劑，O 80份的固化調(diào)控劑，O 32份固化促進(jìn)劑混合攪拌得到乙組分；固化調(diào)控劑和固化促進(jìn)劑不同時(shí)為O。一種環(huán)境友好型無醛環(huán)氧注漿材料，由上述制備方法制得；材料的初始粘度在10 25mPa.S之間，拉伸強(qiáng)度在5.3-10.2MPa之間，壓縮強(qiáng)在42.3-89.9MPa之間，粘接強(qiáng)度在 1.8-4.6MPa 之間。所述的環(huán)境友好型 無醛環(huán)氧注漿材料在環(huán)氧注漿材料領(lǐng)域及基礎(chǔ)設(shè)施的混凝土表面防腐、文物修復(fù)、地質(zhì)遺址保護(hù)，建筑物的防水防滲或建筑物的加固補(bǔ)強(qiáng)中應(yīng)用。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具備如下的突出優(yōu)點(diǎn)和效果:I)區(qū)別于傳統(tǒng)的環(huán)氧注漿材料，傳統(tǒng)環(huán)氧注漿材料稀釋體系為醛酮混合溶劑，醛與酮之間是通過發(fā)生羥醛縮合反應(yīng)，然后在環(huán)氧基、胺基等基團(tuán)的相互作用之下，最終形成互穿交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)整體。本發(fā)明采用的反應(yīng)性溶劑不含有醛類物質(zhì)，溶劑能夠與固化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通過固化劑的橋接，反應(yīng)性溶劑、固化劑、環(huán)氧樹脂間形成互穿交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而形成統(tǒng)一的整體；它保持了環(huán)氧注漿材料的低初始粘度的特點(diǎn)，其初始粘度能夠低至10 23mPa.s ；2)由于稀釋體系中沒有使用醛類溶劑，制備的環(huán)氧注漿材料更為環(huán)境友好，對(duì)于多數(shù)對(duì)環(huán)境保護(hù)要求較高、對(duì)施工人員健康保護(hù)要求較高的工程適用；3)本發(fā)明提供的環(huán)氧樹脂材料，還具有顏色淺，材料著色性能優(yōu)異，解決了環(huán)氧材料顏色品種少的問題；4)區(qū)別于以往環(huán)氧化學(xué)注漿，本發(fā)明所提供的是一種滲入固結(jié)型的環(huán)氧材料。它比傳統(tǒng)的糠醛丙酮體系環(huán)氧注漿材料具有更低的初始粘度、快的固化速度，而且本發(fā)明還保持著環(huán)氧樹脂的優(yōu)異的力學(xué)性能，粘接性能，耐老化，耐腐蝕性能，不但能夠在傳統(tǒng)的環(huán)氧注漿領(lǐng)域中得到更廣泛的應(yīng)用；而且還能夠應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施的混凝土表面防腐、文物修復(fù)、地質(zhì)遺址保護(hù)、建筑物的防水防滲或建筑物的加固補(bǔ)強(qiáng)中。實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將65份環(huán)氧樹脂E-51，33份二甲基丙酮，2份硅烷偶聯(lián)劑KH590常溫混合攪拌均勻得甲組分；將30份胺類固化劑3- 二丁胺基丙胺，50份固化調(diào)控劑改性胺701#，10份固化促進(jìn)劑三乙醇胺，10份固化促進(jìn)劑2-乙基-4-甲基咪唑混合攪拌得到乙組分。使用時(shí)將甲、乙組分按重量比100: 20的比例混合攪拌均勻得到乳白色環(huán)氧注漿材料。實(shí)施例2以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將20份環(huán)氧樹脂E-51，15份端羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂KR-100 (韓國國都化工)，32份丙酮，32份二丙酮醇，0.5份硅烷偶聯(lián)劑KH602、0.5份硼酸酯偶聯(lián)劑DN931常溫混合攪拌均勻得甲組分；將15份胺類固化劑二乙烯三胺，53份固化調(diào)控齊IJ改性胺810#，32份固化促進(jìn)劑2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚混合攪拌得到乙組分。使用時(shí)將甲乙組分按重量比100: 23的比例混合攪拌均勻得到淺紅棕色環(huán)氧注漿材料。實(shí)施例3以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將47份環(huán)氧樹脂E-44，23份異佛爾酮，23.5份雙乙烯酮，5份芐基縮水甘油醚，0.5份硅烷偶聯(lián)劑KH560、I份鋁酸酯偶聯(lián)劑SG-AI821，常溫混合攪拌均勻得甲組分；將70份胺類固化劑乙二胺，16份固化調(diào)控劑改性胺591#，7份間苯二胺，7份固化促進(jìn)劑2，4，6_三(二甲基氨基甲基)苯酚的三-2-乙基己酸鹽混合攪拌得到乙組分。使用時(shí)將甲乙組分按重量比100: 9的比`例混合攪拌均勻得到淡黃色環(huán)氧注漿材料。實(shí)施例4以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將40份環(huán)氧樹脂E-44，40份端羧基丁腈橡膠增韌環(huán)氧樹脂，20份1，2_丙二醇二縮水甘油醚常溫混合攪拌均勻得甲組分；將65份胺類固化劑三乙烯四胺，18份固化調(diào)控劑改性胺593#，7份固化調(diào)控劑芳香胺固化劑間苯二甲胺，10份固化促進(jìn)劑2，4，6_三(二甲基氨基甲基)苯酚的三油酸鹽混合攪拌得到乙組分。使用時(shí)將甲乙組分按重量比100: 15的比例混合攪拌均勻得到淺黃色環(huán)氧注漿材料。實(shí)施例5以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將37份環(huán)氧樹脂F(xiàn)-44，20份丁基縮水甘油醚，39份甲基異丁基酮4份鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-102，常溫混合攪拌均勻得甲組分；將27份胺類固化劑N，N- 二乙胺基丙胺，44份胺類固化劑二乙烯三胺，13份固化促進(jìn)劑三苯基膦，16份2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚混合攪拌得到乙組分。使用時(shí)將甲、乙組分按重量比100: 62的比例混合攪拌均勻得到黃色環(huán)氧注漿材料。實(shí)施例6以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將24份環(huán)氧樹脂F(xiàn)-51，24份端羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂，27.5份環(huán)己酮，24份甲基異丁基酮，0.5份硅烷偶聯(lián)劑KH550常溫混合攪拌均勻得甲組分；將7份胺類固化劑二乙烯三胺，80份固化調(diào)控劑低分子聚酰胺類固化劑650#，13份固化促進(jìn)劑二甲基苯胺混合攪拌得到乙組分。使用時(shí)將甲乙組分按重量比100: 34的比例混合攪拌均勻得到乳白色環(huán)氧注漿材料。實(shí)施例7
以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將46.5份環(huán)氧樹脂F(xiàn)_51，38份十二 十四烷基縮水甘油醚，15份烯丙基縮水甘油醚，0.3份鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-102，0.2份硅烷偶聯(lián)劑DL602，常溫混合攪拌均勻得甲組分；將18.5份胺類固化劑四乙烯五胺，19份胺類固化劑N，N-二乙胺基丙胺，56份固化調(diào)控劑低分子聚酰胺類固化劑651#，6.5份固化促進(jìn)劑甲基四氫苯酐混合攪拌得到乙組分。使用時(shí)將甲乙組分按重量比100: 9.5的比例混合攪拌均勻得到乳白色環(huán)氧注漿材料。實(shí)施例8以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將52.6份環(huán)氧樹脂F(xiàn)-51，31份丁酮，16份叔碳酸縮水甘油醚，
0.4份鈦酸酯偶聯(lián)劑TMC-201，常溫混合攪拌均勻得甲組分；將37.5份胺類固化劑乙二胺，62.5份固化調(diào)控劑改性胺固化劑810#混合攪拌得到乙組分。使用時(shí)將甲乙組分按重量比100: 29的比例混合攪拌均勻得到乳白色環(huán)氧注漿材料。實(shí)施例9以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將32.8份環(huán)氧樹脂E-51，16份對(duì)甲基苯乙酮，16份乙酰丙酮，16份丙三醇縮水甘油醚，16乙二醇二縮水甘油醚，3.2份硅烷偶聯(lián)劑KH590常溫混合攪拌均勻得甲組分；將66份胺類固化劑二乙烯三胺，16.5份固化調(diào)控劑低分子聚酰胺類固化劑651#，17.5份固化促進(jìn)劑2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚的三_2_乙基己酸鹽混合攪拌得到乙組分。使用時(shí)將甲、乙組分按重量比100: 43的比例混合攪拌均勻得到乳白色環(huán)氧注漿材料。實(shí)施例1-9所得環(huán)氧注漿材料的性能測試情況如表I所示。

表I實(shí)施例所提供的淺色環(huán)氧注漿材料的性能參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種環(huán)境友好型無醛環(huán)氧注漿材料的制備方法，其特征在于:以重量份數(shù)計(jì)，將20 90份的環(huán)氧樹脂，10 80份的反應(yīng)性溶劑，O 5份的界面改性劑混合攪拌得甲組分；將5 80份胺類固化劑，O 80份的固化調(diào)控劑，O 32份固化促進(jìn)劑混合攪拌得到乙組分；將甲、乙組分按照重量比為100: 3 100: 70常溫混合，攪拌均勻，得到無醛反應(yīng)性環(huán)氧注漿材料；固化調(diào)控劑和固化促進(jìn)劑不同時(shí)為O ; 所述的環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂或端羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂； 所述的無醛反應(yīng)性溶劑為酮類和縮水甘油醚類的一種或兩種的混合物；所述的酮類為二丙酮醇、丙酮、丁酮、異佛爾酮、甲基異丁基酮、環(huán)己酮、雙乙烯酮、二甲基丙酮、對(duì)甲基苯乙酮和乙酰丙酮中的一種或多種；所述的縮水甘油醚類為十二 十四烷基縮水甘油醚，或者是所述的縮水甘油醚類為丁基縮水甘油醚、芐基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚和叔碳酸縮水甘油醚的一種或多種； 所述的界面改性劑為鋁酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或多種； 所述的胺類固化劑為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、N, N-二乙胺基丙胺和3- 二丁胺基丙胺中的一種或多種； 所述的固化調(diào)控劑為改性胺類固化劑、芳香胺類固化劑和低分子聚酰胺類固化劑中的一種或多種；所述改性胺類固化劑為591#、593#、701#、810#改性胺類固化劑；所述芳香胺類固化劑為間苯二胺、間苯二甲胺或二氨基二苯甲烷；所述低分子聚酰胺類固化劑為650#或651#聚酰胺類固化劑； 所述的固化促進(jìn)劑為三乙醇胺、二甲基苯胺、2，4，6_三(二甲基氨基甲基)苯酚、2，4，6_三(二甲基氨基甲基)苯酚的三-2-乙基己酸鹽，2，4，6_三(二甲基氨基甲基)苯酚的三油酸鹽、三苯基膦、甲基四氫苯酐和咪唑中的一種或多種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好型無醛環(huán)氧注漿材料的制備方法，其特征在于:所述的雙酚A型環(huán)氧樹脂為E-51或E-44。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好型無醛環(huán)氧注漿材料的制備方法，其特征在于:所述的雙酚F型環(huán)氧樹脂為F-51或F-44。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好型無醛環(huán)氧注漿材料的制備方法，其特征在于:以重量份數(shù)計(jì)，將30 80份的環(huán)氧樹脂，20 60份的反應(yīng)性溶劑，O 4份的界面改性劑混合攪拌得甲組分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境友好型無醛環(huán)氧注漿材料的制備方法，其特征在于:以重量份數(shù)計(jì)，將7 75份胺類固化劑，O 80份的固化調(diào)控劑，O 32份固化促進(jìn)劑混合攪拌得到乙組分；固化調(diào)控劑和固化促進(jìn)劑不同時(shí)為O。
6.一種環(huán)境友好型無醛環(huán)氧注漿材料，其特征在于其由權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述制備方法制得；材料的初始粘度在10 25mPa.s之間，拉伸強(qiáng)度在5.3-10.2MPa之間，壓縮強(qiáng)在42.3-89.9MPa之間，粘接強(qiáng)度在1.8-4.6MPa之間。
7.權(quán)利要求6所述的環(huán)境友好型無醛環(huán)氧注漿材料在環(huán)氧注漿材料領(lǐng)域及基礎(chǔ)設(shè)施的混凝土表面防腐、文物修復(fù)、地質(zhì)遺址保護(hù)，建筑物的防水防滲或建筑物的加固補(bǔ)強(qiáng)中應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種環(huán)境友好型無醛環(huán)氧注漿材料及其制備方法與應(yīng)用。該方法以重量份數(shù)計(jì)，將20～90份的環(huán)氧樹脂，10～80份的反應(yīng)性溶劑，0～5份的界面改性劑混合攪拌得甲組分；將5～80份胺類固化劑，0～80份的固化調(diào)控劑，0～32份固化促進(jìn)劑混合攪拌得到乙組分；將甲、乙組分按照重量比為100∶3～100∶70混合，得到環(huán)氧注漿材料；該注漿材料既能保持環(huán)氧樹脂優(yōu)異的力學(xué)性能、粘接性能、耐老化、耐腐蝕性能，又具有毒性低，環(huán)境友好、初始粘度低、固化速度快、顏色淺，易于著色的優(yōu)點(diǎn)，能夠在傳統(tǒng)的環(huán)氧注漿材料領(lǐng)域及基礎(chǔ)設(shè)施的混凝土表面防腐、文物修復(fù)、地質(zhì)遺址保護(hù)、建筑物的防水防滲或建筑物的加固補(bǔ)強(qiáng)中應(yīng)用。
文檔編號(hào)C08G59/50GK103183927SQ20131006951
公開日2013年7月3日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者張光照, 馬春風(fēng), 張國梁 申請人:華南理工大學(xué)