專利名稱：一種改性糠醛丙酮環(huán)氧補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)灌漿材料及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改性糠醛丙酮環(huán)氧補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)灌漿材料及其制備方法。
高分子化學(xué)灌漿材料是將某些含有多官能團(tuán)化合物或低聚物與引發(fā)劑或固化劑、催化劑、稀釋劑、改性劑等配制成漿液，以某種工藝注入所需處理的建筑結(jié)構(gòu)部分，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生成高分子材料，與被灌介質(zhì)緊密結(jié)合而達(dá)到對結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)加固或防滲堵漏的目的。
高分子化學(xué)灌漿材料是60年代迅速發(fā)展起來的，已廣泛應(yīng)用于水電大壩、地下工程、港口碼頭及建筑物的裂縫的加固；礦井、油井、隧道的防滲處理及文物保護(hù)等方面。高分子化學(xué)灌漿材料目前已經(jīng)發(fā)展為丙烯酰胺、糠醛丙酮環(huán)氧、甲基丙烯酸酯類、木質(zhì)素類等上百個品種。
糠醛丙酮環(huán)氧主要技術(shù)特點(diǎn)為灌漿液粘度和凝固時間可調(diào)，固結(jié)體強(qiáng)度高，粘接力強(qiáng)。它在應(yīng)用于混凝土或巖石細(xì)微裂縫等缺陷的補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)時，效果較好。然而在各種土木建筑工程中，常常存在一些隨四季氣候的冷熱變化伸張與收縮較大的施工縫、伸縮縫和各種裂縫，普通的糠醛丙酮環(huán)氧等材料難以滿足相關(guān)的應(yīng)用性能要求，因此，這就需要一種具有更高彈性、伸長率，并與混凝土有優(yōu)良粘接強(qiáng)度的新型灌漿材料。
本發(fā)明的目的是提供一種改性的糠醛丙酮環(huán)氧灌漿材料，從而解決糠醛丙酮環(huán)氧灌漿材料應(yīng)用中的問題。與目前使用的糠醛丙酮環(huán)氧灌漿材料相比，該材料在保持原有灌漿材料基本技術(shù)性能的基礎(chǔ)上，還具有更高的伸長率，更好的耐熱性等技術(shù)特點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個目的是提供該改性糠醛丙酮環(huán)氧灌漿材料的制備方法。
本發(fā)明提供一種有機(jī)硅改性糠醛丙酮環(huán)氧補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)灌漿材料，包括有機(jī)硅改性糠醛丙酮環(huán)氧組份(A)和固化劑組份(B)。組份(A)按重量份數(shù)計，包括雙酚A型環(huán)氧樹脂100份、氨基硅油 0.5～35份、糠醛 3～150份丙酮 1～50份；無機(jī)強(qiáng)堿 少量固化劑組份(B)為多元胺；組份(A)與組份(B)的重量配比為100∶7～85。
本發(fā)明的有機(jī)硅改性糠醛丙酮環(huán)氧補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)灌漿材料制備方法包括以下步驟
a、將糠醛與丙酮按照所述比例混合，一邊劇烈攪拌，一邊滴加濃無機(jī)強(qiáng)堿溶液，直到溶液呈沸騰狀?；痉磻?yīng)如下糠醛與丙酮在堿性催化劑的作用下發(fā)生縮合反應(yīng)，失去水分生成一糠叉丙酮和二糠叉丙酮 一糠叉丙酮在催化劑存在下通過羰基和甲基進(jìn)一步縮合連接起來，生成具有如下結(jié)構(gòu)的多聚體 二糠叉丙酮則通過打開雙鍵而交聯(lián)。
b、將氨基硅油按所述比例加入到環(huán)氧樹脂中，100～130℃下反應(yīng)2～3小時。基本反應(yīng)如下 R為烴基。
c、將步驟a和b所得產(chǎn)物混合，室溫下攪拌10～20分鐘，得組份(A)。
d、將組份(A)與組份(B)按所述比例混合均勻。
該有機(jī)硅改性糠醛丙酮環(huán)氧補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)灌漿材料中氨基硅油的用量優(yōu)選10～25份，糠醛優(yōu)選15～80份，丙酮優(yōu)選5～30份。
其中雙酚A型環(huán)氧樹脂為糠醛丙酮環(huán)氧補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)灌漿材料中的常用環(huán)氧樹脂，雙酚A型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值一般為0.04～0.6g/100g，本發(fā)明中優(yōu)選0.15～0.56g/100g。
多元胺為糠醛丙酮環(huán)氧補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)灌漿材料中常用的多元胺，可以選自脂肪族多元胺、聚酰胺多元胺、脂環(huán)族多元胺、芳香族多元胺及它們的改性物，如二乙烯三胺、乙二胺、異佛爾酮二胺、間苯二胺、間苯二甲胺、聚酰胺等。
無機(jī)強(qiáng)堿在糠醛和丙酮縮合反應(yīng)中起催化作用，是本領(lǐng)域所熟知的，通?？刹捎脷溲趸c、氫氧化鉀等。
氨基硅油是一種氨烷基改性的硅油，可以看成是二甲基硅油中部分甲基(包括側(cè)位及端位)被氨烴基取代后的產(chǎn)物，包括端基型、側(cè)基型、端-側(cè)基型氨基硅油。一般選用粘度為5～50Pa·s，氨基含量為0.2～1.2(wt)％的氨基硅油，優(yōu)選粘度為10～30Pa·s，氨基含量為0.5～1.0(wt)％。
為了進(jìn)一步提高材料的性能，其中可添加一些增塑劑等，如在材料的組份(A)中添加5～60份的鄰苯二甲酸二辛酯，該鄰苯二甲酸二辛酯可選自鄰苯二甲酸正辛酯、鄰苯二甲酸二異辛酯及它們的混合物。這些物質(zhì)可以根據(jù)需要在制備的任何步驟加入。
有機(jī)硅高分子由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，所以具有許多獨(dú)特而寶貴的性能。首先，它的主鏈Si-O鍵能大，因此它具有很好的耐熱性、耐氧化、耐候性。其次，有機(jī)硅高分子的側(cè)基多數(shù)是甲基，所以它的分子間作用力小、表面能低。第三，它的主鏈Si-O鍵長約為C-C鍵長的一倍半，分子呈螺旋狀結(jié)構(gòu)，可以自由旋轉(zhuǎn)，所以其低溫特性能好、壓縮率比較大。
本發(fā)明的有機(jī)硅改性糠醛丙酮環(huán)氧補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)灌漿材料可預(yù)先將組份(A)與組份(B)分別制備并封裝，待實(shí)際施工時再按照比例混合均勻后即可使用。
本發(fā)明將具有獨(dú)特性能的有機(jī)硅高分子引入到環(huán)氧樹脂中，從而解決了糠叉丙酮環(huán)氧灌漿材料應(yīng)用中的問題，提供了一種高性能糠叉丙酮環(huán)氧灌漿材料。與目前使用的糠醛丙酮環(huán)氧灌漿材料相比，該材料在保持原有灌漿材料基本技術(shù)性能的基礎(chǔ)上，還具有更高的伸長率，更好的耐熱性等技術(shù)特點(diǎn)。
本發(fā)明的有機(jī)硅改性糠醛丙酮環(huán)氧補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)灌漿材料性能見表1
注1．表中份數(shù)為重量份數(shù)，含量為重量百分含量。
2．A組份中環(huán)氧樹脂(E-44)62份，糠醛28份，丙酮10份，鄰苯二甲酸二辛酯為20份。
3．B組份為二乙烯三胺。
4．粘接強(qiáng)度按8字模法測試。
5．?dāng)嗔焉扉L率、拉伸強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度等均參照中國建筑工業(yè)出版社編輯部編輯的“現(xiàn)行建筑材料規(guī)范大全”中有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測試。
從表1中我們可以看出，本發(fā)明提供的有機(jī)硅改性糠醛丙酮環(huán)氧補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)灌漿材料隨著有機(jī)硅含量的增加，粘接強(qiáng)度變化不大，拉伸強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度雖有一定的降低，然而斷裂伸長率有明顯增大。
本發(fā)明的有機(jī)硅改性糠醛丙酮環(huán)氧補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)灌漿材料經(jīng)250℃加熱后的抗壓強(qiáng)度性能見表2
從表2中我們可以看出，250℃下加熱3小時后，它們各自的強(qiáng)度損失分別為76.8％，53.7％,42.6％,32.7％。由此可見，本發(fā)明的有機(jī)硅改性糠醛丙酮環(huán)氧補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)灌漿材料隨著有機(jī)硅含量的增加，耐熱性有大幅度的提高。
以下實(shí)施例中的份數(shù)按重量計。
實(shí)施例11．糠叉丙酮的合成將糠醛100份與丙酮30份加入到反應(yīng)器中，室溫下一邊劇烈攪拌，一邊滴加重量百分含量為50％的濃NaOH溶液，直到溶液呈沸騰狀。
2．有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂的合成環(huán)氧樹脂(E-44)100份及鄰苯二甲酸二辛酯7份加入到反應(yīng)器中，加熱升溫，當(dāng)溫度升到100℃左右時，加入氨基硅油(粘度20Pa·s，氨基含量0.9(wt)％)4份，一邊滴加一邊劇烈攪拌，控制溫度為105℃，反應(yīng)2.5小時。
3．組份(A)的配制將步驟1和2的產(chǎn)物混合，室溫下攪拌12分鐘，出料封裝。
4．將組份(A)100份與間苯二胺14份混合均勻。
該灌漿材料固化一個月后，其技術(shù)性能為使用溫度為25℃情況下，拉伸強(qiáng)度36.14MPa，粘接強(qiáng)度5.92MPa，斷裂伸長率26.4％，抗壓強(qiáng)度95.62MPa。
實(shí)施例21．糠叉丙酮的合成糠醛100份，丙酮42份，操作條件及步驟同實(shí)施例1。
2．有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂的合成環(huán)氧樹脂(E-44)100份及鄰苯二甲酸二辛酯15份加入到反應(yīng)器中，加熱升溫，當(dāng)溫度升到100℃左右時，加入氨基硅油(粘度35Pa·s，氨基含量0.5(wt)％)12份，一邊滴加一邊劇烈攪拌，反應(yīng)溫度為112℃，反應(yīng)2.5小時。
3．組份(A)的配制將步驟1和2所得的產(chǎn)物混合，室溫下攪拌15分鐘，出料封裝。
4．將組份(A)100份與二乙烯三胺10份混合均勻。
該灌漿材料固化一個月后，其技術(shù)性能為使用溫度為25℃情況下，拉伸強(qiáng)度28.30MPa，粘接強(qiáng)度6.0MPa，斷裂伸長率45.1％，抗壓強(qiáng)度87.25Mpa。
實(shí)施例31．糠叉丙酮的合成糠醛100份，丙酮50份，操作條件及步驟同實(shí)施例1。
2．有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂的合成環(huán)氧樹脂(E-44)100份及鄰苯二甲酸二辛酯30份加入到反應(yīng)器中，加熱升溫，當(dāng)溫度升到100℃左右時，加入氨基硅油(粘度15Pa·s，氨基含量0.9(wt)％)22份，一邊滴加一邊劇烈攪拌，反應(yīng)溫度為128℃，反應(yīng)3小時。
3．組份(A)的配制將步驟1和2所得的產(chǎn)物混合，室溫下攪拌20分鐘，出料封裝。
4．將組份(A)100份與聚酰胺36份混合均勻。
該灌漿材料固化一個月后，其技術(shù)性能為使用溫度為25℃情況下，拉伸強(qiáng)度14.30MPa，粘接強(qiáng)度6.1MPa，斷裂伸長率76.25％，抗壓強(qiáng)度70.4MPa。
權(quán)利要求
1.一種改性糠醛丙酮環(huán)氧補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)灌漿材料，其特征在于采用有機(jī)硅改性，包括有機(jī)硅改性糠醛丙酮環(huán)氧組份(A)和固化劑組份(B)，組份(A)按重量份數(shù)計，包括雙酚A型環(huán)氧樹脂 100份、氨基硅油0.5～35份、糠醛3～150份丙酮1～50份；無機(jī)強(qiáng)堿少量固化劑組份(B)為多元胺；組份(A)與組份(B)的重量配比為100∶7～85。
2.一種權(quán)利要求1所述材料的制備方法，包括以下步驟a、將糠醛與丙酮按照所述比例混合，一邊劇烈攪拌，一邊滴加濃無機(jī)強(qiáng)堿溶液，直到溶液呈沸騰狀；b、將氨基硅油按所述比例加入到環(huán)氧樹脂中，100～130℃下反應(yīng)2～3小時；c、將步驟a和b所得產(chǎn)物混合，室溫下攪拌10～20分鐘，得組份(A)；d、將組份(A)與組份(B)按所述比例混合均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的材料，其特征在于所述氨基硅油為10～25份，糠醛為15～80份，丙酮為5～30份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3中所述的材料，其特征在于所述雙酚A型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值為0.15～0.56g/100g。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3中所述的材料，其特征在于所述多元胺為選自脂肪族多元胺、聚酰胺多元胺、脂環(huán)族多元胺、芳香族多元胺及它們的改性物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3中所述的材料，其特征在于所述多元胺選自二乙烯三胺、乙二胺、異佛爾酮二胺、間苯二胺、間苯二甲胺和聚酰胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3中所述的材料，其特征在于所述無機(jī)強(qiáng)堿選自氫氧化鈉和氫氧化鉀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3中所述的材料，其特征在于所述氨基硅油粘度為5～50Pa·s，氨基含量為0.2～1.2(wt)％。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的材料，其特征在于所述氨基硅油粘度為10～30Pa·s，氨基含量為0.5～1.0(wt)％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的材料，其特征在于其中添加5～60份的鄰苯二甲酸二辛酯。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有機(jī)硅改性糠醛丙酮環(huán)氧補(bǔ)強(qiáng)固結(jié)灌漿材料及其制備方法,該材料包括組份(A)和組份(B)。組份(A)包括:雙酚A型環(huán)氧樹脂、氨基硅油、糠醛、丙酮;組份(B)為多元胺。制備方法包括:a、糠醛與丙酮混合反應(yīng)。b、氨基硅油加入到環(huán)氧樹脂中反應(yīng)。c、將步驟a和b所得產(chǎn)物混合,得組份(A)。d、將組份(A)與組份(B)混合。與目前使用的糠醛丙酮環(huán)氧灌漿材料相比,該材料具有更高的伸長率,更好的耐熱性等技術(shù)特點(diǎn)。
文檔編號E04B1/68GK1318589SQ0111474
公開日2001年10月24日 申請日期2001年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月28日
發(fā)明者張斌, 劉偉區(qū) 申請人:中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所