CN105793374A - 粘合剂片材、增强修复带材和增强建筑材料 - Google Patents

粘合剂片材、增强修复带材和增强建筑材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种粘合剂片材，该粘合剂片材具有优异的可工作性，并在粘结到诸如建筑材料的粘合体时立即表现出稳定的高水平增强/修复性能。一种根据本发明的粘合剂片材包括基底层和设置在基底层上的碱性粘合剂层，该基底层包含浸渍有酸性树脂的增强纤维。

Description

粘合剂片材、增强修复带材和增强建筑材料
技术领域
本公开涉及能够用于增强和修复粘合体的粘合剂片材。更具体地，本公开涉及适用于增强和修复建筑材料的粘合剂片材和增强修复带材，并涉及使用增强修复带材增强的建筑材料。
背景技术
通常将碳纤维或类似材料的增强纤维片材粘结到结构材料，诸如用作建筑材料的混凝土或用于汽车外饰的钢板，以增强或修复这些结构材料。
一种增强诸如混凝土柱的混凝土建筑材料的方法是将它们缠绕在纤维增强塑料(FRP)中。此类缠绕在FRP中的方法需要多个工作步骤，诸如通过碾磨掉混凝土表面的退化部分来处理基底、施用环氧树脂粘合剂底漆、处理混凝土表面中的不规则部分、施用环氧树脂粘合剂的底涂层、缠绕包含诸如碳纤维或芳族聚酰胺纤维的增强纤维的FRP片材、施用环氧树脂粘合剂面涂层以浸渍FRP片材，以及固化。环氧树脂粘合剂优选地具有较长工作时间，以便在FRP片材已缠绕混凝土柱之后允许建筑人员调整粘结位置。这样，缠绕和固化一片FRP片材通常需要至少一天，如果缠绕多片FRP片材，则需要至少两天的工作期。
未经审查的日本专利申请公布H08-218646A公开了“一种增强混凝土结构的方法，该方法首先去除并修复柱形混凝土结构表面中的损坏部分并进行清洁，之后向表面施用底漆并固化，将粘合剂均匀地施用到表面，然后围绕柱形混凝土结构缠绕并粘结混凝土结构增强带材而没有任何松弛，对带材的纵向纤维使用柔软性良好且拉伸强度大于混凝土的化学纤维，对带材的横向纤维使用能够固定纵向纤维的位置的化学纤维，纵向化学纤维与横向纤维以线性布置状态交织，并且主动迫使粘合剂流动的纤维空间被在带材的正面与背面之间编织”。
未经审查的日本专利申请公布H10-259665A公开了“一种增强建筑物的方法，其中将具有可剥离粘合剂的高强度纤维增强片材的防粘片施用到其整个后表面上，并且剥离在其上分层的防粘片，将增强片材的后表面压缩并可剥离地粘结到建筑物的表面，然后用粘合剂完全浸渍可剥离地粘结的高强度纤维增强片材，最后修整经浸渍的高强度纤维增强片材的表面”。
未经审查的日本专利申请公布H10-311145A公开了“一种用于混凝土结构的增强纤维片材，其中主片材通过粘合剂可剥离地半粘结到背衬纸，其中背衬纸为透明或半透明的”。
未经审查的日本专利申请公布H11-062259A公开了“一种增强修复粘合剂带材，其中被拉延成在一个方向上对齐的增强纤维片材在其至少一侧上包括粗织纤维底布，并且片材的一个表面包括粘合剂层”。
未经审查的日本专利申请公布2002-047809A公开了“一种增强复合材料，其通过以下方式获得：首先使用压敏粘合剂层将在一个或两个表面上包括压敏粘合剂层的可固化纤维增强塑料(“预浸”)片材粘结到预定的载体，之后使用适当的方法固化预浸片材；以及制造和施用该增强复合材料的方法”。
未经审查的日本专利申请公布H11-124955A公开了“一种增强混凝土柱的方法，其中诸如芳族聚酰胺纤维的增强纤维的带形增强构件围绕诸如桥墩的混凝土柱缠绕，靠近墙壁表面提供，并且用树脂浸渍增强纤维以增强混凝土柱；其中浸渍有树脂并提前固化的固化部分在带形增强构件的纵向的中心部分中形成，向固化部分的一个表面施用粘合剂，之后缠绕增强构件，使得固化部分定位在混凝土柱的面向墙壁的侧表面，并且将固化部分施用到该侧表面，用树脂浸渍增强构件的除固化部分之外的部分并施用到柱，并且树脂被固化”。
未经审查的日本专利申请公布H11-050348A公开了“一种由增强片材构成的增强带材，其中增强片材由细长纤维片材构成，并以固定间隔在纵向上形成标记”。
发明内容
如上所述，由于FRP缠绕方法涉及多个现场工作步骤，因此其为劳动密集型方法并且需要较长的施用时间。此外，为了获得设计强度，在缠绕时必须向FRP片材施用均匀的张力，并且成品的质量高度依赖于工作人员。此外，当增强或修复铁路桥墩、遮蔽餐厅或其他商店等的建筑物的混凝土柱时，工作时间通常限制为夜间晚些时候，这种时候火车已停止运行，或商店已关门。此外，因为FRP缠绕方法为湿式方法，其可表现出一些问题，诸如在增强或修复铁路桥墩时因为火车经过带来的振动而导致固化不均匀，或者在商店附近执行修建工作时来自环氧树脂粘合剂的难闻的气味。
本公开提供了一种粘合剂片材，该粘合剂片材具有出色的可工作性，并且在粘结到诸如建筑材料的粘合体时立即表现出稳定的高水平增强/修复性能。
解决问题的方法
根据本公开的一个实施方案，提供了包括基底层和设置在基底层上的碱性粘合剂层的粘合剂片材，基底层包含浸渍有酸性树脂的增强纤维。
根据本公开的另一个实施方案，提供了包括粘合剂片材的增强修复带材和建筑材料增强修复带材。
根据本公开的又一个实施方案，提供了围绕其缠绕建筑材料增强修复带材的增强建筑材料。
本发明的效果
在根据本公开的粘合剂片材中，整体形成包含增强纤维的基底层和粘合剂层，从而得到出色的可工作性，并且允许在施用后立即获得设计强度。
此外，提供了具有基底层的根据本公开的粘合剂片材，其中增强纤维预浸渍有酸树脂以形成整体，从而在向粘合剂片材施加应力时允许抑制在增强纤维与酸性树脂之间发生移位。此外，含酸性树脂的基底层与碱性粘合剂层在两层界面处的酸碱相互作用将两者牢固地彼此键合。由于这些各种特征的协同增强效应，根据本公开的粘合剂片材在与粘合剂片材表面平行的方向上表现出高水平的剪切强度。
以上描述不应理解为公开本发明的所有实施方案和有益效果。
附图说明
图1是根据本公开的一个实施方案的粘合剂片的剖视图。
图2是通过缠绕根据本公开的一个实施方案的增强修复带材而增强的混凝土柱的透视图。
图3是使用根据本公开的一个实施方案的增强修复带材两次缠绕混凝土柱的剖视图。
图4是图3中的虚线所示部分的放大视图。
图5是示出第一实施例和第一比较例的衬垫测试(压缩测试)的图表。
具体实施方式
以下给出用于说明本发明的代表性实施方案的目的的详细解释，但这些实施方案不应理解为限制本发明。
在本公开中，“(甲基)丙烯酸”是指“丙烯酸或甲基丙烯酸”，并且“(甲基)丙烯酸酯”是指“丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯”。
根据本公开的一个实施方案的粘合剂片材包括基底层和设置在基底层上的碱性粘合剂层，该基底层包含浸渍有酸性树脂的增强纤维。
在图1中示出了根据本公开的实施方案的粘合剂片材的剖视图。粘合剂片材10包括基底层12和设置在其上的碱性粘合剂层18。基底层12包含增强纤维14，并且增强纤维14浸渍有酸性树脂16。
增强纤维用作基底层的支架，并且是确定粘合剂片材的强度的主要元件。碳纤维、玻璃纤维和其他无机连续纤维、芳族聚酰胺纤维(芳纶纤维)、尼龙纤维、维尼纶纤维、聚酯纤维、聚对亚苯基苯并噁唑(PBO)纤维、高强度聚乙烯纤维以及其他有机连续纤维以及它们的组合可用作增强纤维。使用碳纤维和芳族聚酰胺纤维是有利的，因为它们具有高强度，并且碳纤维尤其有利，因为其重量轻。
增强纤维可在一个方向上拉延并对齐，或者可织造或编织到平织织物中、斜纹织物、粗斜纹织物、绸缎或其他类型的片材中。缠绕和填充纤维均可由增强纤维构成，或者可以将一类纤维用于另一类。通常使用平织或斜织织物片材，因为它们易于获得。增强纤维片材的宽度可根据应用而变化；例如，如果片材用于增强或修复混凝土建筑材料，考虑到可工作性和效率等，片材的宽度通常为约200mm或更大，约250mm或更大，或约300mm或更大，以及约1,500mm或更小，约1,000mm或更小，或约800mm或更小。
增强纤维片材的质量(也称为“纤维重量”或“基重”)通常为约50g/m2或更大，约100g/m2或更大，或约150g/m2或更大，以及约1,000g/m2或更小，约800g/m2或更小，或约500g/m2或更小。考虑到所需增强/修复强度以及可工作性可选择增强纤维片材的厚度，并且通常为约0.05mm或更大，约0.1mm或更大，或约0.15mm或更大，以及约1mm或更小，约0.8mm或更小，或约0.5mm或更小。
增强纤维的纤维直径通常为约0.05mm或更大，约0.08mm或更大，或者约0.10mm或更大，以及约1.20mm或更小，约0.70mm或更小，或约0.35mm。根据应用选择增强纤维的拉伸强度，并且拉伸强度如根据JISA1191:2004“Testmethodfortensilepropertiesoffiberreinforcedpolymer(FRP)sheetsforreinforcementofconcrete”(用于增强混凝土的纤维增强聚合物(FRP)片材的拉伸特性的测试方法)测量，将通常为约0.01kN/mm2或更大，约0.1kN/mm2或更大，或约1.0kN/mm2或更大，以及约100kN/mm2或更小，约50kN/mm2或更小，或约20kN/mm2或更小。如根据JISA1191:2004“Testmethodfortensilepropertiesoffiberreinforcedpolymer(FRP)sheetsforreinforcementofconcrete”(用于增强混凝土的纤维增强聚合物(FRP)片材的拉伸特性的测试方法)测量，增强纤维的断裂伸长率通常为约0％或更大，约0.2％或更大，或约0.5％或更大，以及约10％或更小，约8％或更小，或约6％或更小。一般来讲，需要用于增强目的的增强纤维抵抗伸长，并具有较高的拉伸强度；因此，碳纤维、芳族聚酰胺纤维或它们的组合可为优选的。
酸性树脂浸渍增强纤维以形成基底层的基质，并且酸性树脂是赋予粘合剂片材附加强度的元件。在本公开中，“酸性”是指如下材料，该材料的位点具有接受电子对作为电子对受体的特性(即，作为路易斯酸)，或材料的位点具有与添加的氢离子形成共轭酸的特性。在本公开中，“碱性”是指如下物质，该物质的位点具有贡献电子对作为电子对供体的特性(即作为路易斯碱)，或物质的位点具有与断开的氢离子形成共轭碱的特性。在本公开中，“酸性”和“碱性”是取决于构成比较对象的材料的相对概念。例如，如果邻近材料的另一种材料为酸性，具有用作路易斯酸的位点和用作路易斯碱的位点两者的材料将用作碱性材料，并且如果邻近材料的另一种材料为碱性，则该材料将用作酸性材料；因此可根据需要将其施用至下文所述的酸性树脂或碱性粘合剂。
包含含活性氢官能团诸如羧基、羟基、磺酸基、硫酸基、膦酸基、磷酸基等的多种聚合物材料可用作酸性树脂。包括用于向材料赋予以上定义的酸性的不含活性氢的官能团诸如羧酸根基团的聚合物材料也可用作酸性树脂。
酸性树脂可为热塑性树脂、热固性树脂或辐射固化树脂中的任一种。用作酸性树脂的可接受的聚合物材料的示例包括(甲基)丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酯、聚氨酯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏1,1-二氯乙烯、有机硅树脂等。如果向弯曲的表面施用粘合剂片材，酸性树脂有利地为具有粘性-弹性性能的弹性体。如果酸性树脂为弹性体，粘合剂片材的增强效应可抑制酸性树脂的脆性破坏引起的快速劣化。
酸性树脂的玻璃化转变温度(Tg)通常为约-60℃或更高，约-40℃或更高，或约0℃或更高，以及约200℃或更低，约100℃或更低，或约50℃或更低。Tg通过差示扫描量热法(DSC)确定。粘合剂片材的强度和刚度将会增大，从而随着Tg增大，改善增强/修复性能，但柔软性将减小，这可能降低应力弛豫特性、曲面贴合性和可工作性等。
酸性树脂的有利示例为酸性(甲基)丙烯酸树脂。(甲基)丙烯酸树脂可通过以下方式获得：聚合在酯位点处具有1至30个碳的(甲基)丙烯酸烷基酯单体，以及根据需要聚合含活性氢的酸性单体和/或含交联剂混合物。聚合可通过热聚合或光聚合执行。可用的引发剂的示例包括本领域中已知的热聚合引发剂，诸如过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈(AIBN)，或者光引发剂，诸如二苯甲酮和2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮。
在酯位点处具有1至30个碳原子的烷基(甲基)丙烯酸类单体的示例包括：甲基(甲基)丙烯酸酯、乙烷基(甲基)丙烯酸酯、正丁基(甲基)丙烯酸酯、异戊基(甲基)丙烯酸酯、正己基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、异辛基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、癸基(甲基)丙烯酸酯、十二烷基(甲基)丙烯酸酯以及其他烷基(甲基)丙烯酸酯；苯基(甲基)丙烯酸酯；甲氧基丙基(甲基)丙烯酸酯、2-甲氧基丁基(甲基)丙烯酸酯以及其他烷氧基烷基(甲基)丙烯酸酯；以及苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯和其他苯氧基烷基(甲基)丙烯酸酯。可使用这些物质中的一种或多种类型以获得所需的玻璃化转变温度、拉伸强度、伸长特性等。烷基酯基团衍生自这些表现出酸性的单体。
含活性氢的酸性单体的示例包括：(甲基)丙烯酸、马来酸、衣康酸、ω-羧基聚已内酯单丙烯酸酯、邻苯二甲酸单(甲基)丙烯酸羟乙酯、β-羧乙基丙烯酸酯、2-(甲基)丙烯酰基乙氧基琥珀酸、2-(甲基)丙烯酰基乙氧基六氢化苯二甲酸、羟乙基(甲基)丙烯酸酯、羟丙基(甲基)丙烯酸酯和其他羟基烷基(甲基)丙烯酸酯、乙烯基磺酸、4-苯乙烯磺酸等。羧基、羟基、磺酸基等形成进一步增强基底层与碱性粘合剂层之间的键合的氢键，因此共聚合这些单体是有利的。
交联剂的示例包括双官能或多官能(甲基)丙烯酸酯，诸如1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、环己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、一缩二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯和其他双官能(甲基)丙烯酸酯；以及甘油三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯以及其他多官能(甲基)丙烯酸酯。可聚合的低聚物，诸如聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和环氧树脂丙烯酸酯，也可用作交联剂。交联剂的使用增大粘合剂片材的强度，同时允许将在隔绝条件下聚合时具有低均聚物Tg的烷基(甲基)丙烯酸酯单体，诸如乙烷基丙烯酸酯、正丁基丙烯酸酯、2-乙基己基丙烯酸酯以及其他烷基丙烯酸酯单体，用于将酸性树脂的Tg调整到所需范围内。
如果共聚合含活性氢的酸性单体和/或交联剂，可通过共聚合来获得(甲基)丙烯酸树脂，例如，共聚合约50质量份或更多，约55质量份或更多，或约60质量份或更多以及约100质量份或更少，约95质量份或更少，或约90质量份或更少的在酯位点处具有1至30个碳的烷基(甲基)丙烯酸酯；共聚合约2质量份或更多，约5质量份或更多，或约10质量份或更多以及约40质量份或更少，约35质量份或更少，或30质量份或更少的含活性氢的酸性单体；以及共聚合约0.01质量份或更多，约0.02质量份或更多，或约0.05质量份或更多以及约5质量份或更少，约3质量份或更少，或约2质量份或更少的交联剂。
增强纤维可通过压延模塑浸渍酸性(甲基)丙烯酸树脂。酸性(甲基)丙烯酸单体可通过部分预先聚合(预聚合)转换为可聚合的低聚物，并且部分聚合为优选执行，直至粘度约从5变为10,000mPa-s。可不使用预聚合的酸性(甲基)丙烯酸树脂，而是使用具有聚合引发剂的酸性(甲基)丙烯酸单体来浸渍增强纤维。
酸性树脂可任选地具有粘合性能。例如，如果酸性树脂为压敏粘合剂或热熔粘合剂，则可将粘合剂片材设置在两个粘合体之间来粘结粘合体。还可以将基底层粘结到粘合体，并将另一层或膜诸如装饰性膜施用到碱性粘合剂层。
基底层中的酸性树脂和增强纤维的质量比通常为每100质量份增强纤维约5质量份或更多，约10质量份或更多，或约20质量份或更多，以及约1,500质量份或更少，约1,300质量份或更少，或约1,000质量份或更少的酸性树脂。
基底层的厚度由增强纤维的厚度广义地确定，并且通常为约0.05mm或更大，约0.1mm或更大，或约0.15mm或更大，以及约1mm或更小，约0.8mm或更小，或约0.5mm或更小。
除了酸性树脂和增强纤维，基底层还可包含填料、抗氧化剂、紫外线吸收剂或其他任选成分。
碱性粘合剂层设置在基底层上。包括含氮原子的官能团的各种材料，诸如氨基、酰胺基团、亚氨基团、腈基团等，可用作碱性粘合剂。碱性粘合剂可为压敏粘合剂或热熔粘合剂。如果使用压敏粘合剂，可在常温下将粘合剂片材粘结到粘合体，以改进粘合剂片材的施用便利性。如果使用热熔粘合剂，粘合剂片材在施用到粘合体时通常被加热到约100℃或更高，约120℃或更高，或约150℃或更高，以及约200℃或更低，约180℃或更低，或约170℃或更低，在此之后冷却粘合剂片材并粘结到粘合体。
碱性粘合剂的示例包括碱性(甲基)丙烯酸粘合剂、碱性环氧树脂粘合剂、碱性酚醛树脂粘合剂、碱性聚氨酯粘合剂、聚酰胺粘合剂、腈橡胶粘合剂等。
一种类型的有利碱性粘合剂的碱性(甲基)丙烯酸粘合剂可通过以下方式获得：聚合包括在酯位点处具有4至30个碳的烷基(甲基)丙烯酸酯单体、碱性单体和交联剂的混合物，并且该粘合剂一般为压敏粘合剂。聚合可通过热聚合或光聚合执行。可用的引发剂的示例包括本领域中已知的热聚合引发剂，诸如过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈(AIBN)，或者光引发剂，诸如二苯甲酮和2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮。
在酯位点处具有4至30个碳原子的烷基(甲基)丙烯酸类单体的示例包括：正丁基(甲基)丙烯酸酯、异戊基(甲基)丙烯酸酯、正己基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、异辛基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、癸基(甲基)丙烯酸酯、十二烷基(甲基)丙烯酸酯以及其他烷基(甲基)丙烯酸酯；苯基(甲基)丙烯酸酯；甲氧基丙基(甲基)丙烯酸酯、2-甲氧基丁基(甲基)丙烯酸酯以及其他烷氧基烷基(甲基)丙烯酸酯；以及苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯以及其他苯氧基烷基(甲基)丙烯酸酯。可使用这些类型中的一种或多种来获得所需的粘合性能。
包含烯属不饱和基团和选自由氨基、酰胺基、亚氨基、腈基、酰亚胺基以及它们的组合构成的组的氮基团的化合物可用作酸性单体。碱性单体的示例包括：2-氨基(甲基)丙烯酸酯、N,N-二甲基氨乙基(甲基)丙烯酸酯、2-氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、1-(甲胺基)乙烷基(甲基)丙烯酸酯、2-(甲胺基)乙烷基(甲基)丙烯酸酯、1-(乙胺基)乙烷基(甲基)丙烯酸酯、2-(乙胺基)乙烷基(甲基)丙烯酸酯、3-(二甲氨基)丙基(甲基)丙烯酸酯、N-叔-丁基氨乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、二甲基(甲基)丙烯酰胺、二乙基(甲基)丙烯酰胺、N-[3-(二甲氨基)丙基](甲基)丙烯酰胺、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、二甲基烯丙胺、己二烯甲胺以及其他包含氨基或酰胺基的化合物；3-羟基-4-(苯基亚甲胺基)苯基(甲基)丙烯酸酯、4-[[(4-乙基苯基)亚氨基]甲基]苯基(甲基)丙烯酸酯、4-[(4-乙氧苯基)亚甲胺基]苯基(甲基)丙烯酸酯、4-[[(4-丁基)亚氨基]甲基]苯基(甲基)丙烯酸酯、3-羟基-4-[1-(苯基亚氨基)乙烷基]苯基(甲基)丙烯酸酯和其他包含亚氨基基团的化合物；4-(4'-氰基-4-正庚基氧基)丁基(甲基)丙烯酸酯、6-(4'-氰基-4-联苯基氧)己基(甲基)丙烯酸酯、2-[乙烷基[4-(1,2,2-三氰基乙烯基)苯基]氨基]乙烷基(甲基)丙烯酸酯、8-(4'-氰基-4-偶氮苯基氧基)辛基(甲基)丙烯酸酯以及其他包含腈基的化合物；N-乙烯基琥珀酰亚胺、N-乙烯基马来酰亚胺、N-乙烯基苯邻二甲酰亚胺、N-(4-乙烯基苯基)马来酰亚胺、N-[2-(乙烯基氧基)乙烷基]苯邻二甲酰亚胺、N-(4-乙烯基苯基)苯邻二甲酰亚胺以及其他包含酰亚胺基的化合物。也可使用N-甲基二乙醇胺二(甲基)丙烯酸酯、N-乙烷基二乙醇胺二(甲基)丙烯酸酯、[(异丙基亚氨基)双(2,1-亚乙基)]二(甲基)丙烯酸酯、[(叔丁基亚氨基)双(2,1-亚乙基)]二(甲基)丙烯酸酯以及其他含氮的多官能(甲基)丙烯酸酯；这些物质也作用交联剂。由于高碱性含氮基团增大与酸性基底层键合的强度，因此共聚包含高碱性含氮基团(诸如氨基、亚氨基等)的单体是有利的。
交联剂的示例包括双官能或多官能(甲基)丙烯酸酯，诸如1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、环己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、一缩二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯和其他双官能(甲基)丙烯酸酯；以及甘油三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯以及其他多官能(甲基)丙烯酸酯。可聚合的低聚物，诸如聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和环氧树脂丙烯酸酯，也可用作交联剂。
可通过共聚合来获得碱性(甲基)丙烯酸树脂，例如，共聚合约50质量份或更多，约55质量份或更多，或约60质量份或更多以及约100质量份或更少，约95质量份或更少，或约90质量份或更少的在酯位点处具有4至30个碳的烷基(甲基)丙烯酸酯单体；共聚合约2质量份或更多，约5质量份或更多，或约10质量份或更多以及约40质量份或更少，约35质量份或更少，或30质量份或更少的碱性单体；以及共聚合约0.01质量份或更多，约0.02质量份或更多，或约0.05质量份或更多以及约5质量份或更少，约3质量份或更少，或约2质量份或更少的交联剂。
聚酰胺粘合剂是另一种有利的碱性粘合剂，其包括可通过将聚胺与诸如二聚体酸的二元酸缩聚、氨基羧酸缩聚和内酰胺开环聚合等方式获得的聚酰胺。由于聚酰胺具有热塑性，因此聚酰胺粘合剂通常为热熔性粘合剂。
热熔性聚酰胺粘合剂的熔体粘度在160℃时通常为约2,000mPa·s或更高，或约2,500mPa·s或更高，以及约6,000mPa·s或更低，或约5,500mPa·s或更低。热熔性聚酰胺粘合剂的树脂软化点通常为约80℃或更高，约100℃或更高，或约110℃或更高，以及约150℃或更低，约145℃或更低，或约135℃或更低。
可进一步向聚酰胺粘合剂中添加增粘剂或增塑剂，增粘剂诸如松香、松香酯、松香苯酚、萜烯苯酚等，增塑剂诸如包括N-乙基氨基磺酸酰胺等的酰胺化合物，或包括癸二酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等的酯化合物。向聚酰胺粘合剂中添加增粘剂将增加聚酰胺粘合剂的玻璃化转变温度(Tg)，并还可获得溶剂型粘合剂片材。
碱性粘合剂层的厚度通常为约0.01mm或更大，约0.015mm或更大，或约0.02mm或更大，以及约0.2mm或更小，约0.15mm或更小，或约0.1mm或更小。
V型、U型或其他凹槽可按期望图案设置在碱性粘合剂层的表面上，从而在粘合剂片材施用到粘合体时有利于通风。可在碱性粘合剂层上设置通过有机硅等处理的剥离衬垫。碱性粘合剂层的表面上的凹槽也可通过在剥离衬垫的表面上提供具有V型或U型或其他沟槽状横截面的垄沟形成。
粘合剂片材可通过以下方式制备：形成浸渍有酸性树脂的增强纤维基底层，并且在其上分层堆积碱性粘合剂层。
如果酸性树脂为热塑性树脂，则可通过加热并熔融酸性树脂、用熔融树脂来浸渍增强纤维浸渍以及冷却来形成基底层。浸渍可通过浸没、涂层、喷涂等执行，浸没可为优选的，因为它有利于均匀浸渍。也可以用丙酮、甲基乙基酮、环己酮、甲基异丁基酮、环戊酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或其他溶剂中的酸性树脂溶液来浸渍增强纤维，然后去除溶剂以形成基底层。如果酸性树脂为热固性树脂或紫外线固化树脂，可用包含构成酸性树脂的单体以及热聚合引发剂或光聚合引发剂的可聚合混合物来浸渍增强纤维，然后经过加热或用诸如紫外线辐射或电子束的辐射照射，由此固化可聚合混合物并形成基底层。还可以制备可聚合的丙烯酸树脂组合物，其中构成酸性树脂的所有或部分单体预先聚合，用根据需要添加至可聚合丙烯酸树脂组合物的单体、交联剂、热聚合引发剂或光聚合引发剂等的可聚合混合物浸渍增强纤维，然后加热或用诸如紫外线辐射或电子束的辐射照射纤维，以固化可聚合混合物并形成基底层。预聚合可通过热聚合或光聚合中的一者执行，并且可用的引发剂如上所述。
如果碱性粘合剂层包含例如(甲基)丙烯酸粘合剂，包含构成粘合剂的单体以及热聚合引发剂或光引发剂的可聚合混合物可被加热或用诸如紫外线辐射或电子束的辐射照射进行固化，由此形成碱性粘合剂层。还可以制备可聚合的丙烯酸树脂组合物，其中构成粘合剂的所有或部分单体预先聚合，然后加热或用诸如紫外线辐射或电子束的辐射照射根据需要添加至可聚合丙烯酸树脂组合物的单体、交联剂、热聚合引发剂或光聚合引发剂等的可聚合混合物，以固化可聚合混合物并形成碱性粘合剂。预聚合可通过热聚合或光聚合中的一者执行，并且可用的引发剂如上所述。如果碱性粘合剂层包含诸如聚酰胺粘合剂的热熔性粘合剂，则可加热、熔融热熔性粘合剂，并模制为片材以形成碱性粘合剂层。也可将增强纤维浸渍碱性粘合剂溶液，然后去除溶剂，以形成碱性粘合剂层。
粘合剂片材还可包括添加层，诸如装饰层或气体阻隔层。
粘合剂片材可施用到诸如地板的粘合体的平坦或弯曲表面，以增强或修复粘合体或防止部分粘合体碎裂。根据本公开的实施方案，提供了包括粘合剂片材的增强修复带材。使粘合剂片材具有增强修复带材的形式允许便利地施用到三维粘合体，诸如为柱形或棱柱形粘合体加衬。
在本公开的一个实施方案中，增强修复带材用作建筑材料增强修复带材。可施用增强修复带材的建筑材料的示例包括桥墩、建筑物等的混凝土柱、烟囱、厚板等。增强修复带材的纵向与粘合体的圆周方向对齐，并且可围绕建筑材料的圆周缠绕一次或多次。带材形状允许在缠绕带材时施加张力。
将结合图2至4描述混凝土柱的增强，作为使用建筑材料增强修复带材的示例。图2是通过缠绕增强修复带材20增强的混凝土柱30的透视图。图3是在围绕周围缠绕增强修复带材20两次的混凝土柱30的剖视图(第一缠绕标记为20，并且第二缠绕标记为20)，并且图4为图3中虚线所示部分的放大视图。
表面通过研磨混凝土柱30的表面来制备，设置增强修复带材20，使得碱性粘合剂18的层面向混凝土柱30，并且增强修复带材20围绕混凝土柱30的圆周缠绕，同时向其均匀地施加张力。将碱性粘合剂层设置为面向混凝土柱允许防止强度由于混凝土表面的中和作用而降低。
经由单次缠绕可获得增强/修复效果，但是带材也可缠绕两次或更多次，如图3和4中所示。由于增强修复带材20上的张力，缠绕增强修复带材两次或更多次得到收缩效果。在此，“收缩效果”是指由于粘合体的圆周由增强修复带材束紧而改善强度，尤其是增强建筑材料或方向与增强修复带材绷紧方向(即施加张力的方向)正交的其他粘合体的抗压强度。为了获得更大的收缩效果，优选的是平行于绷紧方向设置增强纤维(例如缠绕纤维或填充纤维)的纵向。
此外，如图4所示缠绕增强修复带材两次或更多次导致第一次缠绕的酸性树脂16与第二次缠绕的碱性粘合剂18'之间发生接触。因此，酸性树脂16和碱性粘合剂18'的酸碱相互作用增强第一次缠绕与第二次缠绕之间的键合，从而提升第一次缠绕与第二次缠绕之间的完整性，并在与增强修复带材表面平行的方向上进一步改善了剪切强度。因此，根据本公开，通过在张力下围绕建筑材料缠绕增强修复带材多次，可向诸如混凝土柱或桥墩的建筑材料赋予所需程度的抗压强度。
本发明能够独立地增强建筑材料，诸如混凝土柱或桥墩，或者也可用于与现有方法组合进行增强，诸如粘合剂浸渍、钢板加衬或通过增强混凝土的框架增强等等。
实施例
下面的实施例阐述了本公开的具体实施方案，但本发明并不局限于此。除非另外指明，否则所有的份数和百分比均按质量计。
下表1中示出了这些实施例中使用的材料。
表1
<测试方法>
(1)玻璃化转变温度
玻璃化转变温度通过差示扫描量热法(TA仪器公司(TAInstruments)的DSCQ2000)测量。将约5至15mg样本置于专用铝容器内，并且在惰性气氛中在-100℃至150℃的温度范围内以10℃/分钟的温度升高速率执行差示扫描量热法。连续进行两次测量，并且通过第二次测量的结果确定玻璃化转变温度。
(2)压缩测试
使用研钵(阳光物产株式会社(YokoBussan)的预混合研钵M130)制备直径为25mm、高度为50mm的柱形测试混凝土柱。具体地，将100质量份的M130和15.6质量份的水快速混合，并且将混合的研钵倾倒至柱形模具中。接着，在25℃的温度和90％的相对湿度下将研钵固化72小时。在固化之后，从模具里移除混凝土柱，用水清洗研钵的表面，并彻底干燥混凝土柱。在张力下将切割为50mm宽的粘合剂片材围绕所得的混凝土柱缠绕两次，使得其碱性粘合剂层面向混凝土柱，然后在23±1℃下整体固化三天，得到测试件。
将获得的测试件夹在两个直径为15cm、厚度为2cm的钢板之间，置于张力测试器中(海计测特株式会社(OrientecCo.,Ltd.)的RTC-1325A)，并在高度方向上以25±3℃的温度、1mm/分钟的压缩速度来测量抗压强度(N/测试件)。在达到最大值时再压缩5mm位移值之后，得到抗压强度的最大值和平均值(平均抗压强度)。
<制备浸渍有酸性树脂AR1的增强纤维片材(基底层)>
70质量份的丙烯酸-2-乙基己酯(2EHA)、30质量份的丙烯酸(AA)、0.14质量份的Irgacure651和1.0质量份的1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)同时引入行星式混合器中，并在降低的压力(50mmHg)下捏合15分钟，得到可聚合的丙烯酸树脂组合物。可聚合的丙烯酸树脂组合物为预聚合的丙烯酸树脂组合物。
将获得的可聚合丙烯酸树脂组合物以及一种类型的选自布料CO6343(碳纤维)、FibrasheetAK10/10(芳族聚酰酩纤维)、KTV7446Y(维尼纶纤维)或KS2810(玻璃纤维)的增强纤维片材夹在两个经有机硅处理的PET膜片材之间，并浸渍和压延模制为片材形状。
将模制件进一步保留在两个经有机硅处理的PET膜片材之间，并用紫外线辐射以0.3mW/cm2的照射强度照射每个片材的两面两分钟，然后以6.0mW/cm2的照射强度照射两分钟，以固化组合物，由此制备经酸性树脂AR1浸渍的增强纤维片材(基底层)。使用布料CO6343作为增强纤维以类似方式制备经酸性树脂AR2至AR5浸渍的增强纤维片材，采用的方式与经酸性树脂AR1浸渍的增强纤维片材相似，不同的是酸性树脂的组合物如表2所述。使用完成的增强纤维片材的一部分制备用于测量酸性树脂的玻璃化转变温度的标本。
表2：酸性树脂(AR)组合物
酸性树脂(AR) 2EHA AA Irgacure 651 HDDA
AR1 70 30 0.14 1.0
AR2 70 30 0.14 0.08
AR3 80 20 0.14 0.08
AR4 90 10 0.14 0.08
AR5 100 0 0.14 0.08
<制备碱性粘合剂层BA1>
将67.5质量份的丙烯酸异辛酯(IOA)、2.5质量份的AA、0.14质量份的Irgacure651、0.08质量份的HDDA以及30质量份的N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)同时引入行星混合器中，并在降低的压力(50mmHg)下捏合15分钟，得到可聚合的丙烯酸树脂组合物。可聚合的丙烯酸树脂组合物为预聚合的丙烯酸树脂组合物。
将获得的可聚合丙烯酸树脂组合物夹在两个经有机硅处理的PET膜片材之间，以得到0.05mm的总厚度，并压延模制为片材形状。
将模制件进一步保留在两个经有机硅处理的PET膜片材之间，并用紫外线辐射以0.6mW/cm2的照射强度照射每个片材的两面两分钟，然后以6.0mW/cm2的照射强度照射两分钟，以固化组合物，之后移除一个经有机硅处理的PET膜片材，以在经有机硅处理的PET膜载体上制备碱性粘合剂层。通过移除经有机硅处理的PET膜并切割完成的碱性粘合剂片材的一部分来制备用于测量碱性粘合剂的玻璃化转变温度的标本。
<制备碱性粘合剂层BA2(热熔性粘合剂层)>
使用切割刀片将热熔性粘合剂的聚酰胺树脂(3M公司(3MCompany)的3779)切割成小条，并且将聚酰胺小条置于具有经剥离处理的表面的90μm厚的纸质衬垫上。将一些0.05mm的铁隔件置于纸质衬垫上的聚酰胺小条周围，并将具有经剥离处理的表面的纸质衬垫置于聚酰胺小条和铁隔件上，在其间夹入聚酰胺树脂和铁隔件。
使用加热板压设备(NPa株式会社(NPaSystemCo.,Ltd.)的N5042)在180℃下热压层合体30秒，然后移除一个经剥离处理的纸质衬垫，得到0.05mm厚的热熔性碱性粘合剂层。通过移除纸质衬垫并切割完成的碱性粘合剂片材的一部分来制备用于测量热熔性碱性粘合剂的玻璃化转变温度的标本。
<制备碱性粘合剂层BA3(溶剂型粘合剂层)>
将100质量份的1:1混合的甲苯溶剂和异丙醇引入有盖的玻璃容器中，并向其中添加25质量份的用于热熔性粘合剂的聚酰胺树脂(3M公司(3MCompany)的3779)以及15质量份的松香酯增粘剂(播磨化工集团株式会社(HarimaChemicalsGroup,Inc.)的HaritacF85)。在用塞子完全塞住容器之后，在65℃的烤箱中加热12小时，从而获得液体聚酰胺分散体。
将液体分散体施用到具有经剥离处理的表面的0.09mm厚纸质衬垫上，以获得溶剂型碱性粘合剂层，该碱性粘合剂层干燥(65℃烘箱干燥3分钟，并且100℃烘箱干燥3分钟)后的厚度为0.05mm。通过移除纸质衬垫并切割完成的碱性粘合剂片材的一部分来制备用于测量溶剂型粘合剂的玻璃化转变温度的标本。
<制备粘合剂片材>
将经酸性树脂浸渍的增强纤维片材和碱性粘合剂层在23±1℃的温度下分层并固化至少三天，以制备粘合剂片材。在所获得粘合剂片材上执行的压缩测试的结果以及在没有施用粘合剂片材的混凝土柱上执行的压缩测试(即比较例1)的结果均示出。将包含碱性粘合剂层BA2和BA3的粘合剂片材施用到混凝土柱，同时用干燥器加热。表3中示出了酸性树脂AR1至AR5以及碱性粘合剂层BA1至BA3的玻璃化转变温度(Tg)。图5中示出了对实施例1和比较例1所执行压缩测试的图表。
附图标号
10粘合剂片材
12基底层
14增强纤维
16,16'酸性树脂
18,18'碱性粘合剂
20,20'增强修复带材
30混凝土柱

Claims (9)

1.一种粘合剂片材，其包括基底层和设置在所述基底层上的碱性粘合剂层，所述基底层包含浸渍有酸性树脂的增强纤维。
2.根据权利要求1所述的粘合剂片材，其中所述酸性树脂具有-60℃或更高的Tg。
3.根据权利要求1或2所述的粘合剂片材，其中所述碱性粘合剂层包含压敏粘合剂或热熔性粘合剂。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的粘合剂片材，其中根据JISA1191:2004测量，所述增强纤维具有0.01kN/mm2或更大的拉伸强度以及10％或更小的断裂伸长率。
5.一种增强修复带材，其包括根据权利要求1至4中任一项所述的粘合剂片材。
6.一种建筑材料增强修复带材，其包括根据权利要求1至4中任一项所述的粘合剂片材。
7.一种增强建筑材料，根据权利要求6所述的建筑材料增强修复带材围绕所述增强建筑材料缠绕。
8.根据权利要求7所述的增强建筑材料，所述建筑材料增强修复带材围绕所述增强建筑材料缠绕两次或更多次。
9.一种制造增强建筑材料的方法，所述方法包括围绕建筑材料的圆周在张力下缠绕根据权利要求6中所述的建筑材料增强修复带材的步骤。
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