一种新型无收缩环氧灌浆材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种新型无收缩环氧灌浆材料及其制备方法，所述材料及其制备方法包括：（1）配制低黏度环氧树脂及改性固化剂；（2）将低黏度环氧树脂、活性稀释剂、低黏度增韧剂按比例搅拌直至材料分散均匀；（3）在所述材料中加入表面活性剂并搅拌分散，再加入膨胀单体和端羟基液体丁腈橡胶并搅拌分散，逐渐加温至60℃并进行分散，冷却至室温后加入硅烷偶联剂并搅拌分散。（4）加入改性固化剂搅拌分散。本发明的有益效果在于：本发明提供的一种新型无收缩环氧灌浆材料摒弃了毒性较大的糠醛-丙酮体系，采用自制低黏度环氧树脂，添加活性稀释剂、高效增韧剂和表面活性剂等材料来降低固化收缩，并保证了较低的初始黏度、降低了对人体和环境等的危害。
【专利说明】一种新型无收缩环氧灌浆材料及其制备方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种建筑材料的制备方法，尤其涉及一种新型无收缩环氧灌浆材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着经济的发展，水利水电、道路桥梁及市政等混凝土工程越来越多，而此类建筑物一般均要求地基基础具有足够的强度、整体的均一性、良好的抗渗性和耐久性等。实际的地基和岩基中，很难同时满足上述几项条件，必须通过基础处理才能达到要求。灌浆是最常用、最有效的方法。一般采用水泥灌浆的方法进行基础处理，这种方法也能满足大多数基础处理的要求。但水泥灌浆材料也存在抗酸性差、易沉降、粗粒较粗等缺点，在地基和岩基存在断层、微细裂缝、化学矿区时，会因为渗透性差、受酸性物质腐蚀、力学性能较低等原因达不到基础处理的要求与效果。
[0003]现有灌浆材料主要成分大多采用在E-51环氧树脂基础上添加大量的糠醛、丙酮、糠醛、丙酮的预聚物，再添加酚醛胺固化剂组成。此类灌浆材料具有黏度低、可操作时间长、有一定的潮湿粘结力等优点，已应用于一些工程。但同时也存在固化收缩大、危害人体健康、污染环境、脆性大等缺点。
[0004]中国专利申请号为200910040465.9的专利申请公开了一种改性糠醛及糠醛丙酮环氧灌浆材料，包括:1、所述改性糠醛，是糠醛与含有a-H的醛发生羟醛缩合反应所得的产物。2、所述改性糠醛是由以下方法制备得到:在催化剂存在的条件下，将糠醛与含有a-H的醛按摩尔比为1:1~1: 1.4，于20~40°C反应I~5小时。3、所述催化剂为碱性催化剂或酸性催化剂，催化剂的加入量占糠醛与a-H的醛总质量的0.3%~1% ;所述含有a-H的醛为丙醛，丁醛，正戊醛，己醛或庚醛。4、所述碱性催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾，氢氧化钡或氨水；所述酸性催化剂包括(VO)2P2O7，磷酸，a-V0HP04或铌酸。5、一种改性糠醛丙酮环氧树脂灌浆材料，包括:稀释剂，环氧树脂，促进剂和固化剂。6、所述稀释剂与环氧树脂的质量比例为1:10~4:5 ;所述碱性催化剂包括氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化钡或氨水；所述酸性催化剂包括(VO)2P2O7，磷酸，a-V0HP04*铌酸。7、所述的环氧树脂为双酚A型、双酚F型、双酚AD型、双酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚、缩水甘油酯或缩水甘油胺型环氧树脂。8、所述的酮类物质为丙酮，丁酮，戊酮，环己酮，异佛尔酮，甲基异丙基酮或甲基异丁基酮。9、所述的固化剂为脂肪族胺，脂环族胺，芳香族或聚酰胺。10、所述的促进剂为苄基三甲基氯化铵，2，4，6，-三(二甲胺基甲基)苯酚，苄基二甲基氯化铵，三乙醇胺，四甲基溴化胺，N, N- 二甲基苄胺，N, N- 二甲基苯胺，N, N- 二乙基苯胺或二硫化四甲基秋兰姆。 [0005]然而，上述公开的一种改性糠醛及糠醛丙酮环氧灌浆材料依然存在难以解决的缺陷:传统环氧灌浆材料中掺加大量的糠醛、丙酮或糠醛丙酮预聚物，所述糠醛、丙酮或糠醛丙酮预聚物虽然能够参与到环氧固化中，但会导致材料的固化收缩很大，脆性增加，不仅会导致环氧灌浆材料与基岩、混凝土的粘结，也会使材料的脆性增大，甚至起不到补强加固的作用；其次，糠醛、丙酮或糠醛丙酮预聚物均属于低分子聚合物，具有很大的挥发性，危害人体健康，污染环境。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供了一种新型无收缩环氧灌浆材料及其制备方法，以克服现有技术的不足。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明所述一种新型无收缩环氧灌浆材料及其制备方法方案如下:
[0008]一种新型无收缩环氧灌浆材料及其制备方法，包括:
[0009](I)、配制低黏度环氧树脂及改性固化剂；
[0010](2)、将低黏度环氧树脂、活性稀释剂、低黏度增韧剂按比例搅拌直至材料分散均匀；
[0011](3)、在所述材料中加入表面活性剂并搅拌分散，再加入膨胀单体和端羟基液体丁腈橡胶并搅拌分散，逐渐加温至60°C并进行分散，冷却至室温后加入硅烷偶联剂并搅拌分散;
[0012](4)、加入改性固化剂搅拌分散。
[0013]进一步地，所述配制低黏度环氧树脂包括:按照BPA:Na0H=2:1的比例称取50gBPA加入到装有搅拌器的烧瓶中，称取8gNa0H用50ml蒸馏水溶解，然后加入到烧瓶中，升温到70°C -80°C快速搅拌，直至烧瓶内变成琥珀色粘稠液体，趁热取出后自然冷却至室温从而使得BPA-2Na盐析出结晶；将三口烧瓶装上搅拌冷凝分馏装置，取115g环氧氯丙烷加入到三口烧瓶中，并加入1.5 - 2g催化剂，升温至110°C共沸搅拌，当分馏装置中开始有馏分时，开始逐次加入BPA-2Na盐。每次加入量2g ;不断将馏分中的环氧氯丙烷返回反应体系；加完BPA.2Na盐恒温反应半小时`，蒸出未反应的环氧氯丙烷；反应完毕后将产物冷却至室温，进行水洗，提纯，减压蒸馏得到浅黄色透明产物，即能够得到低黏度环氧树脂。
[0014]进一步地，所述配制改性固化剂包括:将间苯二胺与单环环氧基化合物合成反应，生成液态胺加成物，用有机酸盐对液态胺加成物进行改性。
[0015]进一步地，所述膨胀单体为双环内酯类。
[0016]本发明有益效果在于:
[0017]1、本发明提供的一种新型无收缩环氧灌浆材料及其制备方法摒弃了毒性较大的糠醛-丙酮体系，采用自制低黏度环氧树脂，添加活性稀释剂、高效增韧剂和表面活性剂等材料来降低固化收缩，并保证了较低的初始黏度、降低了对人体和环境等的危害。
[0018]2、采用自制改性固化剂、端羟基液体丁腈橡胶，延长环氧树脂固化时间，降低环氧放热峰，减少反应内应力，从而固化过程中减消固化收缩，并使固化物有很好的柔韧性。
[0019]3、在材料体系中加入膨胀单体，利用其在环氧固化过程中微膨胀消除环氧固化过程中的微收缩，能够达到无收缩的目的。
[0020]4、该材料不仅无收缩且又环保韧性好，且同时满足性能指标优异、初始黏度低、可操作时间长、渗进性好、可在潮湿和有水情况下固化等优点，能广泛应用于水利水电、公路桥梁、市政及民用建筑等工程的地基与基础处理，起到补强加固、防渗等效果。
【专利附图】
【附图说明】[0021]附图所示为本发明所述一种新型无收缩环氧灌浆材料及其制备方法流程图。
[0022]附图标记如下:
[0023]1-配制低黏度环氧树脂及改性固化剂；2_将低黏度环氧树脂、活性稀释剂、低黏度增韧剂按比例搅拌至均匀；3_加入表面活性剂，加入膨胀单体和端羟基液体丁腈橡胶分散，加入硅烷偶联剂并搅拌分散；4_加入改性固化剂搅拌分散。
【具体实施方式】
[0024]以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0025]如图所示，一种新型无收缩环氧灌浆材料及其制备方法，包括
[0026](I)、配制低黏度环氧树脂及改性固化剂I ;
[0027](2)、将低黏度环氧树脂、活性稀释剂、低黏度增韧剂按比例搅拌至均匀2 ；
[0028](3)、在所述材料中加入表面活性剂并搅拌分散，再加入膨胀单体和端羟基液体丁腈橡胶并搅拌分散，逐渐加温至60°C并进行分散，冷却至室温后加入硅烷偶联剂并搅拌分散。
[0029](4)、加入改性固化剂搅拌分散4。
[0030]先将低黏度环氧树脂、活性稀释剂、低黏度增韧剂按比例加入密闭容器中，在500转/min — 800转/min的转速下进行分散5 — IOmin,直至所述低黏度环氧树脂、活性稀释剂、低黏度增韧剂分散均匀，`所述比例优选方式一为低黏度环氧树脂所占比例为100重量份、改性固化剂所占比例为45重量份、表面活性剂所占比例为10重量份、活性稀释剂所占比例为35重量份、低黏度增韧剂所占比例为17重量份、端羟基液体丁腈橡胶所占比例为15重量份、膨胀单体所占比例为13重量份、硅烷偶联剂所占比例为5重量份。所述比例优选方式二为低黏度环氧树脂所占比例为100重量份、改性固化剂所占比例为50重量份、表面活性剂所占比例为12重量份、活性稀释剂所占比例为33重量份、低黏度增韧剂所占比例为15重量份、端羟基液体丁腈橡胶所占比例为10重量份、膨胀单体所占比例为11重量份、硅烷偶联剂所占比例为6重量份。所述比例优选方式二为低黏度环氧树脂所占比例为100重量份、改性固化剂所占比例为55重量份、表面活性剂所占比例为12重量份、活性稀释剂所占比例为30重量份、低黏度增韧剂所占比例为16重量份、端羟基液体丁腈橡胶所占比例为15重量份、膨胀单体所占比例为14重量份、硅烷偶联剂所占比例为7重量份。
[0031]在所述低黏度环氧树脂、活性稀释剂、低黏度增韧剂中加入表面活性剂以500转/min的转速分散3 — 5min,再加入膨胀单体和端羟基液体丁腈橡胶，以800转/min的转速下分散均匀，并逐渐加温至60°C，分散50 - 60min ;冷却至室温后加入硅烷偶联剂，并在500转/min的转速下分散5min。
[0032]配制低黏度环氧树脂包括:按照BPA:Na0H=2:1的比例称取50gBPA加入到装有搅拌器的烧瓶中，称取8gNa0H用50ml蒸馏水溶解，然后加入到烧瓶中，升温到70°C -80°C快速搅拌，直至烧瓶内变成琥珀色粘稠液体，趁热取出后自然冷却至室温从而使得BPA-2Na盐析出结晶。将三口烧瓶装上搅拌冷凝分馏装置，取115g环氧氯丙烷加入到三口烧瓶中，并加入1.5 - 2g催化剂，升温至110°C共沸搅拌，当分馏装置中开始有馏分时，开始逐次加入BPA-2Na盐。每次加入量2g。不断将馏分中的环氧氯丙烷返回反应体系；加完BPA.2Na盐恒温反应半小时，蒸出未反应的环氧氯丙烷；反应完毕后将产物冷却至室温，进行水洗，提纯，减压蒸馏得到浅黄色透明产物，即能够得到低黏度环氧树脂。
[0033]所述固化剂为改性间苯二胺固化剂。改性间苯二胺的改性方法为:将间苯二胺与单环环氧基化合物合成反应，生成液态胺加成物；再用有机酸盐进行改性，使其在大分子之间形成金属离子螯合键桥交联结构，并在主链上引入苄醇基团，这些改性对减少环氧固化的收缩、提高固化物韧性具有显著效果。且其反应时间较长、固化反应热低，使灌浆材料可以大量拌和而不发生暴聚。
[0034]所述膨胀单体为双环内酯类。在环氧固化过程中，双环内酯可参与反应，并由环状结构生成线状结构，产生体积膨胀，进一步抵消材料的收缩。
[0035]所述活性稀释剂具体为1，4 丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚或丁基缩水某油醚。
[0036]所述液体丁腈橡胶具体为端羟基低分子量液体丁腈橡胶。
[0037]本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改 进、替换均落入本发明的权利要求记载的保护范围。
【权利要求】
1.一种新型无收缩环氧灌浆材料及其制备方法，其特征在于，所述材料及其制备方法包括: (1)、配制低黏度环氧树脂及改性固化剂； (2)、将低黏度环氧树脂、活性稀释剂、低黏度增韧剂按比例搅拌直至材料分散均匀； (3)、在所述材料中加入表面活性剂并搅拌分散，再加入膨胀单体和端羟基液体丁腈橡胶并搅拌分散，逐渐加温至60°C并进行分散，冷却至室温后加入硅烷偶联剂并搅拌分散； (4)、加入改性固化剂搅拌分散。
2.根据权利要求1所述的一种新型无收缩环氧灌浆材料及其制备方法，其特征在于，所述配制低黏度环氧树脂包括:按照BPA:NaOH=2:1的比例称取50gBPA加入到装有搅拌器的烧瓶中，称取8gNaOH用50ml蒸馏水溶解，然后加入到烧瓶中，升温到70°C _80°C快速搅拌，直至烧瓶内变成琥珀色粘稠液体，趁热取出后自然冷却至室温从而使得BPA-2Na盐析出结晶；将三口烧瓶装上搅拌冷凝分馏装置，取115g环氧氯丙烷加入到三口烧瓶中，并加入1.5 - 2g催化剂，升温至110°C共沸搅拌，当分馏装置中开始有馏分时，开始逐次加入BPA-2Na盐；每次加入量2g。不断将馏分中的环氧氯丙烷返回反应体系；加完BPA.2Na盐恒温反应半小时，蒸出未反应的环氧氯丙烷；反应完毕后将产物冷却至室温，进行水洗，提纯，减压蒸馏得到浅黄色透明产物，即能够得到低黏度环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的一种新型无收缩环氧灌浆材料及其制备方法，其特征在于，所述配制改性固化剂包括:将间苯二胺与单环环氧基化合物合成反应，生成液态胺加成物，用有机酸盐对液态胺加成物进行改性。
4.根据权利要求1所述的 一种新型无收缩环氧灌浆材料及其制备方法，其特征在于，所述膨胀单体为双环内酯类。
【文档编号】C08G59/20GK103554842SQ201310570917
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】张涛, 宋亚涛, 赵付凯, 宁鸿远, 殷德文, 张汉平 申请人:中国水电十一局郑州科研设计有限公司