CN112280249B - 一种低粘度水中快固弹性环氧堵漏灌浆材料及其应用 - Google Patents

一种低粘度水中快固弹性环氧堵漏灌浆材料及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑灌浆材料领域，公开了一种低粘度水中快固弹性环氧堵漏灌浆材料及其应用。该材料由质量比为(2～3):1的A组分和B组分混合而成；A组分是由丁二酸改性环氧、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、6350韧性环氧树脂、AGE、甘油、KH‑560硅烷偶联剂制成；丁二酸改性环氧是由丁二酸、E51环氧树脂、环己酮、硫酸氢钠制成。B组分是由酚醛胺、促进剂、BYK‑141有机硅消泡剂制成；酚醛胺是由有机胺、醛类物质和酚类物质制成。本发明制备灌浆材料适用于地铁隧道及地下室的快速渗漏治理工程。

Description

一种低粘度水中快固弹性环氧堵漏灌浆材料及其应用
技术领域
本发明属于建筑灌浆材料领域，特别涉及一种低粘度水中快固弹性环氧堵漏灌浆材料及其应用。
背景技术
环氧树脂出现于上世纪50年代，因其良好的物理、化学性能而备受关注，得到广泛应用。但环氧固化体也存在一些缺点，例如固化体脆性较大，常温固化有一定难度。且目前大部分厂家直接以单一环氧树脂作为灌浆料，不但粘度大难以施工且固化体刚性有余弹性不足。因此迫切需要研究出一种低粘度而且在水中能快速固化的弹性环氧树脂。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种低粘度水中快固弹性环氧堵漏灌浆材料。
本发明的又一目的在于提供一种上述低粘度水中快固弹性环氧堵漏灌浆材料的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种低粘度水中快固弹性环氧堵漏灌浆材料，该材料由质量比为(2～3):1的A组分和B组分混合而成，其中A组分为改性环氧，B组分为酚醛胺固化剂。
优选的，所述A组分和B组分的质量比为2:1。
所述A组分是由以下按质量份数计的原料制成：丁二酸改性环氧50～56份，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚5～10份，6350韧性环氧树脂20～25份，C12-14烷基缩水甘油醚(AGE)10～20份，甘油3～5份，KH-560硅烷偶联剂1～3份；所述丁二酸改性环氧是由以下按质量份数计的原料制成：丁二酸3份，E51环氧树脂86.9份，环己酮10份，硫酸氢钠为0.1份。
所述三羟甲基丙烷三缩水甘油醚为多官能团环氧活性稀释剂，其作为活性稀释剂不仅能增强环氧固化体的机械强度还能改善固化体耐热性能。
所述6350韧性环氧树脂为柔性环氧树脂，其除了能增强固化体弹性还能一定程度降低粘度，便于施工。
所述甘油(丙三醇)为促进剂。
所述KH-560硅烷偶联剂是用以加强环氧树脂与无机材料的粘结。
所述A组分的制备方法按照以下步骤：在反应釜中依次加入E51环氧树脂和环己酮；在搅拌和加热到90℃条件下，向反应釜中加入丁二酸和硫酸氢钠，反应5h，降温出料，得到丁二酸改性环氧；依次向丁二酸改性环氧中加入三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，6350柔性环氧树脂，AGE，甘油和KH-560硅烷偶联剂，搅拌30～60min得到A组分。所述丁二酸改性环氧是一种含二个环氧基团封端的丁二酸改性环氧。
所述B组分是由以下按质量份数计的原料制成：酚醛胺94.5～98.9份，促进剂1～5份，BYK-141有机硅消泡剂0.5份；所述酚醛胺是由以下按质量份数计的原料制成：有机胺30～37份，醛类物质45～50份，酚类物质18～20份；所述促进剂为苯甲醇、DMP-30(2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚)、季胺盐中至少一种。
所述有机胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙烯多胺中的至少一种，优选为四乙烯五胺；所述醛类物质为低浓度甲醛溶液、多聚甲醛、十二醛中的至少一种，优选为十二醛，其毒性较低且通过反应引入长链可以增加环氧固化体弹性；所述酚类物质为腰果酚、壬基酚、1，2，4，5-苯四酚的至少一种，优选1，2，4，5-苯四酚作为酚类物质，引入较多酚羟基可以提高产品活性，加快固化速率。
所述促进剂优选为质量比7:3的苯甲醇和DMP-30。
所述B组分的制备方法按照以下步骤：将有机胺加入反应釜；在搅拌条件下向反应釜中继续加入酚类物质，反应6～8h；待反应完毕，向反应釜中分4次加入醛类物质，间隔时间为1h，保持温度在60～70℃，控制总反应时间在4～7h，然后降温到常温即得到酚醛胺；依次向酚醛胺中加入促进剂和BYK-141有机硅消泡剂，搅拌30～60min得到B组分。
上述的一种低粘度水中快固弹性环氧堵漏灌浆材料在地铁隧道及地下室的快速渗漏治理工程中的应用，所述应用包括以下操作步骤：使用时，将A组分和B组分按质量比(2～3):1混合，得到初始粘度为95～135mPa·s的浆液，然后使用高压电动灌浆泵或手动灌浆泵将浆液注入渗漏点，经过40～60分钟反应浆液初始凝固，再经过28d完全反应，形成固结体，实现封堵效果。该堵漏灌浆材料宜在0～40℃的环境中使用。
本发明的原理：
本发明制备的酚醛胺固化剂不仅能提高环氧固化体的弹性还能够使其在潮湿和低温下快速固化，保证堵漏效果。本发明制备的固化剂兼具脂肪胺与芳香胺的特点，能使环氧树脂在常温下固化且反应活性也能达到要求。同时为了克服环氧固化体脆性的问题，本发明还使用化学方法对环氧树脂进行改性并加入增韧剂进一步提高固化体弹性。本发明最终可以得到粘度低，便于施工且弹性更好的环氧树脂固化体，这种灌浆材料适用于地铁隧道及地下室的渗漏堵水。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明所得浆液粘度较低，便于灌注。
(2)本发明灌浆材料，潮湿基面粘结强度高，水中固化快，能够提高堵漏效果。
(3)本发明环氧树脂固化后不仅机械强度高而且克服了环氧的脆性，弹性有了很大提升。
(4)本发明制备工艺简单，不涉及高温、高压，降低了合成的危险性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
以下实施例所述的所述A组分的制备方法按照以下步骤：在反应釜中依次加入E51环氧树脂和环己酮；在搅拌和加热到90℃条件下，向反应釜中加入丁二酸和硫酸氢钠，反应5h，降温出料，得到丁二酸改性环氧；依次向丁二酸改性环氧中加入三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，6350柔性环氧树脂，AGE，甘油和KH-560硅烷偶联剂，搅拌30～60min得到A组分。
以下实施例所述B组分的制备方法按照以下步骤：将有机胺加入反应釜；在搅拌条件下向反应釜中继续加入酚类物质，反应6～8h；待反应完毕，向反应釜中分4次加入醛类物质，间隔时间为1h，保持温度在60～70℃，控制总反应时间在4～7h，然后降温到常温即得到酚醛胺；依次向酚醛胺中加入促进剂和BYK-141有机硅消泡剂，搅拌30～60min得到B组分。
实施例1：
A组分质量配比：丁二酸改性环氧56g，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚10g，6350韧性环氧树脂20g，AGE 10g，甘油3g，KH-560硅烷偶联剂1g。丁二酸改性环氧原料质量配比：丁二酸3g，E51环氧树脂86.9g，环己酮10g，硫氢化钠0.1g。
B组分质量配比：酚醛胺固化剂97g，促进剂2.5g，BYK-141消泡剂0.5g。酚醛胺固化剂原料质量配比：四乙烯五胺37g，1，2，4，5－苯四酚18g，十二醛45g。促进剂包含以下物质：苯甲醇1.75g，DMP-30 0.75g。
A组分和B组分按质量比2：1混合搅拌均匀，得到初始粘度为95～135mPa·s的浆液，然后使用高压电动灌浆泵或手动灌浆泵将浆液注入渗漏点，经过40～60分钟反应浆液初始凝固，再经过28d(20±3℃)完全反应，形成固结体，实现封堵效果。
实施例2：
A组分质量配比：丁二酸改性环氧52g，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚5g，6350韧性环氧树脂22g，AGE 15g，甘油4g，KH-560硅烷偶联剂2g。丁二酸改性环氧原料质量配比：丁二酸3g，E51环氧树脂86.9g，环己酮10g，硫氢化钠0.1g。
B组分质量配比：酚醛胺固化剂95.5g，促进剂4g，BYK-141消泡剂0.5g。酚醛胺固化剂原料质量配比：四乙烯五胺34g，1，2，4，5－苯四酚20g，十二醛46g。促进剂包含以下物质：苯甲醇2.8g，DMP-30 1.2g。
A组分和B组分按质量比2：1混合搅拌均匀，得到初始粘度为95～135mPa·s的浆液，然后使用高压电动灌浆泵或手动灌浆泵将浆液注入渗漏点，经过40～60分钟反应浆液初始凝固，再经过28d(20±3℃)完全反应，形成固结体，实现封堵效果。
实施例3：
A组分质量配比：丁二酸改性环氧50g，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚5g，6350韧性环氧树脂25g，AGE 12g，甘油5g，KH-560硅烷偶联剂3g。丁二酸改性环氧原料质量配比：丁二酸3g，E51环氧树脂86.9g，环己酮10g，硫氢化钠0.1g。
B组分质量配比：酚醛胺固化剂主体94.5g，促进剂5g，BYK-141消泡剂0.5g。酚醛胺固化剂原料质量配比：四乙烯五胺34g，1，2，4，5－苯四酚18g，十二醛48g。促进剂包含以下物质：苯甲醇3.5g，DMP-30 1.5g。
A组分和B组分按质量比2：1混合搅拌均匀，得到初始粘度为95～135mPa·s的浆液，然后使用高压电动灌浆泵或手动灌浆泵将浆液注入渗漏点，经过40～60分钟反应浆液初始凝固，再经过28d(20±3℃)完全反应，形成固结体，实现封堵效果。
实施例4：
A组分质量配比：丁二酸改性环氧50g，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚6g，6350柔性环氧树脂20g，AGE 20g，甘油3g，KH-560硅烷偶联剂1g。丁二酸改性环氧原料质量配比：丁二酸3g，E51环氧树脂86.9g，环己酮10g，硫氢化钠0.1g。
B组分质量配比：酚醛胺固化剂96.5g，促进剂3.0g，BYK-141消泡剂0.5g。酚醛胺固化剂主体原料质量配比：四乙烯五胺30g，1，2，4，5－苯四酚20g，十二醛50g。促进剂包含以下物质：苯甲醇2.1g，DMP-30 0.9g。
A组分和B组分按质量比2:1混合搅拌均匀，得到初始粘度为95～135mPa·s的浆液，然后使用高压电动灌浆泵或手动灌浆泵将浆液注入渗漏点，经过40～60分钟反应浆液初始凝固，再经过28d(20±3℃)完全反应，形成固结体，实现封堵效果。
实施例5：
A组分质量配比：丁二酸改性环氧53g，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚5g，6350韧性环氧树脂20g，AGE 16g，甘油4g，KH-560硅烷偶联剂2g。丁二酸改性环氧原料质量配比：丁二酸3g，E51环氧树脂86.9g，环己酮10g，硫氢化钠0.1g。
B组分质量配比：酚醛胺固化剂主体98.5g，促进剂1g，BYK-141消泡剂0.5g。酚醛胺固化剂主体原料质量配比：四乙烯五胺36g，1，2，4，5－苯四酚19g，十二醛45g。促进剂包含以下物质：苯甲醇0.7g，DMP-30 0.3g。
A组分和B组分按质量比2:1混合搅拌均匀，得到初始粘度为95～135mPa·s的浆液，然后使用高压电动灌浆泵或手动灌浆泵将浆液注入渗漏点，经过40～60分钟反应浆液初始凝固，再经过28d(20±3℃)完全反应，形成固结体，实现封堵效果。
实施例6：
A组分质量配比：丁二酸改性环氧50g，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚5g，6350韧性环氧树脂21g，AGE 16g，甘油5g，KH-560硅烷偶联剂3g。丁二酸改性环氧原料质量配比：丁二酸3g，E51环氧树脂86.9g，环己酮10g，硫氢化钠0.1g。
B组分质量配比：酚醛胺固化剂主体98.0g，促进剂1.5g，BYK-141消泡剂0.5g。酚醛胺固化剂主体原料质量配比：四乙烯五胺30g，1，2，4，5－苯四酚20g，十二醛50g。促进剂包含以下物质：苯甲醇1.05g，DMP-30 0.45g。
A组分和B组分按质量比2:1混合搅拌均匀，得到初始粘度为95～135mPa·s的浆液，然后使用高压电动灌浆泵或手动灌浆泵将浆液注入渗漏点，经过40～60分钟反应浆液初始凝固，再经过28d(20±3℃)完全反应，形成固结体，实现封堵效果。
实施例1-6的产品性质见表1，其中初始粘度测试按照GB/T 2794-2013【胶黏剂黏度的测定单圆筒旋转黏度计法】进行测定；物理力学性能按照GB/T2567-2008【树脂浇铸体性能试验方法】进行测定；初始凝胶时间按照GB/T7193-2008【不饱和聚酯树脂试验方法】进行测定。
由表1可以看出浆液不仅粘度低，小于200mPa·s，便于施工且固化时间短，浆液固化后抗压强度及弹性均较好，水中抗压强度可以达到80～100MPa，水中粘结强度可以达到1.5～2.0MPa，断裂伸长率可以达到50％以上。
表1浆液和固结体的技术性能指标
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低粘度水中快固弹性环氧堵漏灌浆材料，其特征在于：该材料由质量比为(2~3):1的A组分和B组分混合而成，其中A组分为改性环氧，B组分为酚醛胺固化剂；
所述A组分是由以下按质量份数计的原料制成：丁二酸改性环氧50~56份，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚5~10份，6350韧性环氧树脂20~25份，C12-14烷基缩水甘油醚10~20份，甘油3~5份，KH-560硅烷偶联剂1~3份；所述丁二酸改性环氧是由以下按质量份数计的原料制成：丁二酸3份，E51环氧树脂86.9份，环己酮10份，硫酸氢钠为0.1份；
所述B组分是由以下按质量份数计的原料制成：酚醛胺94.5~98.9份，促进剂1~5份，BYK-141有机硅消泡剂0.5份；所述酚醛胺是由以下按质量份数计的原料制成：有机胺30~37份，醛类物质45~50份，酚类物质18~20份；所述促进剂为苯甲醇、DMP-30、季胺盐中至少一种；
所述有机胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种；所述醛类物质为低浓度甲醛溶液、多聚甲醛、十二醛中的至少一种；所述酚类物质为腰果酚、壬基酚、1，2，4，5-苯四酚的至少一种；所述促进剂为质量比7:3的苯甲醇和DMP-30。
2.根据权利要求1所述的一种低粘度水中快固弹性环氧堵漏灌浆材料，其特征在于：所述A组分和B组分的质量比为2:1。
3.根据权利要求1所述的一种低粘度水中快固弹性环氧堵漏灌浆材料，其特征在于：所述A组分的制备方法按照以下步骤：在反应釜中依次加入E51环氧树脂和环己酮；在搅拌和加热到90℃条件下，向反应釜中加入丁二酸和硫酸氢钠，反应5h，降温出料，得到丁二酸改性环氧；依次向丁二酸改性环氧中加入三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，6350柔性环氧树脂，AGE，甘油和KH-560硅烷偶联剂，搅拌30~60min得到A组分。
4.根据权利要求1所述的一种低粘度水中快固弹性环氧堵漏灌浆材料，其特征在于：所述有机胺为四乙烯五胺；所述醛类物质为十二醛；所述酚类物质为1，2，4，5-苯四酚。
5.根据权利要求1所述的一种低粘度水中快固弹性环氧堵漏灌浆材料，其特征在于：所述B组分的制备方法按照以下步骤：将有机胺加入反应釜；在搅拌条件下向反应釜中继续加入酚类物质，反应6~8h；待反应完毕，向反应釜中分4次加入醛类物质，间隔时间为1h，保持温度在60~70℃，控制总反应时间在4~7h，然后降温到常温即得到酚醛胺；依次向酚醛胺中加入促进剂和BYK-141有机硅消泡剂，搅拌30~60min得到B组分。
6.根据权利要求1所述的一种低粘度水中快固弹性环氧堵漏灌浆材料在地铁隧道及地下室的快速渗漏治理工程中的应用，其特征在于：所述应用包括以下操作步骤：使用时，将A组分和B组分按质量比(2~3):1混合，得到初始粘度为95~135mPa·s的浆液，然后使用高压电动灌浆泵或手动灌浆泵将浆液注入渗漏点，经过40~60分钟反应浆液初始凝固，再经过28d完全反应，形成固结体，实现封堵效果。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述应用是在0~40℃的环境中进行。
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