CN114502517A - 储存稳定的多组分反应树脂体系及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种与螺纹成型螺钉一起使用的多组分反应树脂体系,其包含可固化化合物,该化合物特别在第一组分中含有至少一种可自由基固化化合物和无机填料,并且在另外的第二组分中含有用于至少一种可自由基固化反应性树脂的硬化剂和水,其中无机填料具有亲水性,其中反应树脂体系的特征在于低含量的可自由基固化化合物,该化合物携带羟基。还描述了具有螺纹成型螺钉的多组分反应树脂体系的用途。

Description

储存稳定的多组分反应树脂体系及其用途
技术领域
本发明涉及一种与螺纹成型螺钉一起使用的多组分反应树脂体系,其包含可固化化合物,该化合物特别在第一组分中含有可自由基固化化合物和无机填料,并且在另外的第二组分中含有用于至少一个可自由基固化反应性树脂的硬化剂和水。
这种反应树脂体系用于紧固钻孔中的紧固元件。
背景技术
已知有多种类型的用于硬质基材(例如混凝土、砖砌等)的紧固元件,这些紧固元件设置在预先在基材中形成的钻孔中。根据设计,这样的紧固元件通过旋转和/或撞击来设置。
从EP 0 623 759 B1已知一种用于旋入硬质基材中的螺纹成型螺钉,其具有作为主要部件的柄和作为接合装置的螺钉头,该接合装置用于柄一端的安装工具。
从EP 1 536 149 A2已知一种具有自攻螺纹的内螺纹套筒。
从US 4,350,464 A已知一种可借助敲打固定的锚杆,其在作为主要部件的柄上具自攻螺纹,并且具有与其相邻的机螺纹,自攻螺纹的高度从柄外表面径向向外延伸,机螺纹用于例如通过螺母将物体固定到基材上。
已知解决方案的缺点在于,由于基材的特性以及用于形成钻孔的工具的类型和条件,主体部件的外表面与钻孔壁之间的环形间隙的大小在紧固点间可能变化很大。此外,高负载会作用在由螺纹在基材中形成的咬边上,这会导致所形成的紧固点部分失效,或者在最极端的情况下会导致紧固点完全失效。为了避免这种情况并实现高负载承载能力,这种固定元件在基材中具有相对较长的螺纹抓握长度;然而,这需要大量的工作来设置对应的紧固元件。
从DE 198 20 671 A1、DE 103 11 471 A1或DE 10 2006 000 414 A1已知一种具有自攻螺纹的螺钉,该螺钉设置在预先填充有可固化化合物的钻孔中。在可固化化合物固化之后,该紧固元件的螺纹锚固在基材和化合物中。
合适的可固化材料,例如DE 10002605已知的基于环氧树脂的双组分砂浆或从DE3514031 A1已知的基于可自由基固化化合物的双组分砂浆,它们也是本领域技术人员已知的,例如,作为通用砂浆,其具有高填料含量,这在固化的化合物具有足够的内部强度时确保高粘度和低收缩行为。
根据DE 198 20 671 A1的解决方案的另一个缺点是,主体部分的外表面和钻孔壁之间的环形间隙必须足够大,以便除了低粘度化合物外,还可以使用含有填料的可固化化合物。为了完全填充该环形间隙,因此需要大量的可固化化合物。
已知用于锚杆的筒式***,例如从EP 0 431 302 A2、EP 0 432 087 A1、EP 0 312776 A1或EP 0 638 705 A1已知的那些***,由于非常小的环形间隙,不适合与自攻螺钉一起使用,因为这些筒式***要么包含太粗粒度的填料,要么无法使用传统的螺纹成型螺钉将筒压碎,或者筒本身产生的颗粒即使在粉碎时也过大。由于在此应用中在螺钉被固定之前只能旋转几圈螺钉,因此必须确保可固化化合物快速混合以使其可靠固化,这在以前用已知化合物是不可能的。
如果将传统的螺纹成型螺钉固定在预先填充有可固化化合物的钻孔中,则主要部分的外表面和钻孔壁之间的环形间隙对于大多数类型的可固化化合物来说太小,这些化合物用无机填料高度的填充。因此,只能使用低粘度的可固化化合物,与含有填料的可固化化合物相比,这些化合物相对昂贵且强度较低。
在开发过程中,发明人发现,通过使用具有亲水性的无机填料,可以提供一种体系,该体系在使用螺纹成型螺钉时确保快速可靠的混合,并在使用螺纹时确保清洁和安全的处理,这是由于单独的单个组分具有非常低的粘度,但是在混合后该化合物立即稳定,即具有对应的高粘度。然而,已经发现当可自由基固化化合物具有亲水性时,特别是当可自由基固化化合物具有自由羟基时,会出现含有可自由基固化化合物的组分的储存稳定性问题。
发明内容
因此,本发明所解决的问题是提供一种用于紧固螺纹成型螺钉的多组分反应树脂体系,其不仅能够在使用螺纹成型螺钉时确保快速可靠的混合,而且确保使用螺纹成型螺钉时清洁和安全的处理,也确保反应树脂体系的高水平储存稳定性。
该问题通过根据权利要求1所述的多组分反应树脂体系解决。
根据本发明,提供了一种与螺纹成型螺钉一起使用的多组分反应树脂体系,其在第一组分(树脂组分)中包含可自由基固化化合物和无机填料,并且另一第二组分(硬化剂组分)中包含用于至少一种可自由基固化反应性树脂的硬化剂和水,该体系的特征在于无机填料具有亲水性并且带有羟基的可自由基固化化合物的比例最多为可自由基固化化合物总量的10重量%。
不受特定理论的束缚,假设可自由基固化化合物的羟基与亲水性无机填料之间的相互作用导致填料在储存期间失去其亲水性,因此不再能够使混合后的反应树脂体系增稠。观察到在储存过程中填料发生沉淀,以及在混合储存时间较长的反应树脂体系后,混合物的粘度降低。
为了更好地理解本发明,认为对本文所用术语的以下解释是有用的。在本发明的含义内:
-“反应树脂混合物”是由至少一种反应树脂和/或至少一种反应性稀释剂组成的混合物,由此该混合物可以任选地包含促进剂和/或抑制剂;
-“基于一种可自由基固化化合物的反应树脂”,也称为“反应树脂”或“基体树脂”的简称,通常为固体或高粘度“可自由基固化”,即可自由基聚合的化合物,其通过聚合固化并形成树脂基体;反应树脂本身是本体反应的反应产物;这也包括反应结束后用于生产基体树脂的反应批料,其在不分离产物的情况下存在,因此除了可自由基固化化合物,可以包含反应树脂、反应性稀释剂、稳定剂和催化剂(如果使用);
-“反应性稀释剂”是液体或低粘度单体和低聚物,它们稀释反应树脂从而赋予其应用所需的粘度,含有一个或多个能够与反应树脂反应的官能团,并且是聚合(固化)过程中固化化合物(树脂基质)的主要成分;
-“抑制剂”是能够抑制聚合反应(固化)的化合物,其用于避免聚合反应,从而避免反应树脂在储存期间发生不希望的过早聚合(在此功能中通常也称为稳定剂)和/或在加入硬化剂后立即延迟聚合反应的开始;抑制剂的作用取决于其用量;
-“硬化剂”是引起或引发可自由基固化化合物聚合(固化)的物质,例如反应树脂;
-“促进剂”是能够加速聚合反应(固化)的化合物,其用于加速自由基的形成,特别是来自硬化剂的自由基的形成;
-“树脂组分”是由反应树脂和无机和/或有机聚集体(填料和/或添加剂)如抑制剂和/或促进剂组成的混合物;
-“硬化剂组分”是由硬化剂和无机和/或有机骨料(填料和/或添加剂)组成的混合物,例如减敏剂,即硬化剂的稳定剂;
-“填料”是可以是被动和/或反应性和/或功能性的有机或无机化合物,特别是无机化合物;“被动”是指化合物被固化树脂基体原封不动地包围;“反应性”是指化合物聚合成树脂基体,与树脂组分形成膨胀网络;“功能性”是指化合物没有聚合到树脂基体中,而是在配制物中发挥一定的功能;
-“双组分反应树脂体系”是一种包括彼此分开储存的两种组分,一般是树脂组分和硬化剂组分的反应树脂体系,使得反应树脂仅在两种组分混合后才固化;
-“多组分反应树脂体系”是一种包括彼此分开储存的多种组分的反应树脂体系,使得反应树脂仅在所有组分混合后才固化;
-“(甲基)丙烯酸.../...(甲基)丙烯酸...”是指“甲基丙烯酸.../...甲基丙烯酸...”化合物和“丙烯酸.../...丙烯酸”…”化合物;“甲基丙烯酸.../...甲基丙烯酸...”化合物在本发明中是优选的;
-作为一类化合物之前的冠词“一种(a或an)”,例如在术语“反应性稀释剂”之前,意指包括在此类化合物中的一种或多种化合物,例如各种“反应性稀释剂”;
-“至少一个”在数字上是指“一个或多个”;在一个优选实例中,该术语在数字上是指“一个”;
-“含有”和“包含”意指除了所提到的成分之外,还可以存在更多的成分;这些术语意指包含,因此也包括“由……组成”;“由……组成”是唯一的意思,意指不能存在另外的成分;在优选实例中,术语“含有”和“包含”意指术语“由……组成”;
-数值前的“大约”意指该值的±5%、优选该值的±2%、特别优选该值的±0%(即恰好该值)的范围。
本发明的第一个主题是根据权利要求1所述的多组分反应树脂体系。从属权利要求2至16涉及本发明该主题的优选实例。
本发明的第二个主题是根据权利要求17所述的用途。从属权利要求18涉及本发明该主题的优选实例。
因此,本发明的第一主题是一种用于与螺纹成型螺钉一起使用的多组分反应树脂体系,所述体系在第一组分中包含至少一种可自由基固化化合物和无机填料以及在另一第二组分中包含用于可自由基固化化合物的硬化剂和水,所述无机填料具有亲水性,所述反应树脂体系的特征在于带有羟基的可自由基固化化合物的含量最多为可自由基固化化合物的总量的10重量%。
根据本发明的多组分反应树脂体系包括树脂组分和硬化剂组分。树脂组分包含至少一种可自由基固化化合物。可自由基固化化合物可以是反应树脂。或者,一种可自由基固化化合物可以是反应性稀释剂。根据另一替代方案,可自由基固化化合物还可包含由至少一种反应树脂和至少一种反应性稀释剂组成的混合物,即反应树脂混合物。
本领域技术人员已知的烯键式不饱和化合物、具有碳-碳三键的化合物和硫醇-炔/烯树脂适合作为可自由基固化化合物。
特别优选地,可自由基固化化合物(反应树脂)是基于氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化双酚的(甲基)丙烯酸酯的不饱和化合物或基于其它烯键式不饱和化合物的化合物。
在这些化合物中,优选烯键式不饱和化合物的群组,该群组包括苯乙烯及其衍生物、(甲基)丙烯酸酯、乙烯基酯、不饱和聚酯、乙烯基醚、烯丙基醚、衣康酸酯、双环戊二烯化合物和不饱和脂肪,其中不饱和聚酯树脂和乙烯基酯树脂是特别合适的并且描述于例如申请EP 1 935 860 A1、DE 195 31 649 A1、WO 02/051903 A1和WO 10/108939 A1中。乙烯基酯树脂(同义词:(甲基)丙烯酸酯树脂)在这种情况下是最优选的,因为它们具有耐水解性和优异的机械性能。乙烯基酯氨基甲酸酯树脂,特别是甲基丙烯酸氨基甲酸酯,是非常特别优选的。这些包括作为优选树脂的DE 10 2011 017 626 B4中描述的甲基丙烯酸氨基甲酸酯树脂。在这方面,DE 10 2011 017 626 B4,以及特别是在DE 10 2011 017 626 B4的实例中其对这些树脂的组合物的以上所有描述以引用的方式并入本文。
可用于树脂混合物的合适不饱和聚酯的实例分为以下类别,由M.Malik等人在高分子科学杂志-高分子化学和物理学修订本(J.M.S.-Rev.Macromol.Chem.Phys.),C40(2和3),第139-165页(2000):
(1)邻苯树脂:这些基于邻苯二甲酸酐、马来酸酐或富马酸和二醇,例如1,2-丙二醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、新戊二醇或氢化双酚A;
(2)异苯树脂:这些由间苯二甲酸、马来酸酐或富马酸和乙二醇制备。这些树脂可以比邻苯树脂包含更高比例的反应性稀释剂;
(3)双酚A富马酸盐:这些基于乙氧基化双酚A和富马酸;
(4)HET酸树脂(六氯内亚甲基四氢邻苯二甲酸树脂):这些是在不饱和聚酯树脂的制备过程中由含氯/溴的酸酐或酚得到的树脂。
除了这些树脂类别之外,被称为双环戊二烯树脂(DCPD树脂)的树脂也可以区分为不饱和聚酯树脂。DCPD树脂的类别是通过利用环戊二烯的Diels-Alder反应改性上述树脂类型之一来获得,或者所述树脂通过二羧酸(例如马来酸)与二环戊二烯基的第一反应,然后通过通常制备不饱和聚酯树脂(后者被称为DCPD马来酸酯树脂)的第二反应来获得。
不饱和聚酯树脂的分子量Mn优选范围在500至10,000道尔顿,更优选范围在500至5,000,并且甚至更优选范围在750至4,000(根据ISO 13885-1)。不饱和聚酯树脂的酸值的范围为0-80mg KOH/g树脂,优选5-70mg KOH/g树脂(根据ISO 2114-2000)。如果使用DCPD树脂作为不饱和聚酯树脂,酸值优选为0至50mg KOH/g树脂。
在本发明的上下文中,乙烯基酯树脂是具有至少一个(甲基)丙烯酸酯端基的低聚物、预聚物或聚合物,其被称为(甲基)丙烯酸酯官能化树脂,其还包括氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯树脂和环氧(甲基)丙烯酸酯。
例如,通过环氧低聚物或聚合物(例如双酚A二缩水甘油醚、苯酚酚醛型环氧树脂或基于四溴双酚A的环氧低聚物)与例如(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酰胺反应获得仅在端位含有不饱和基团的乙烯基酯树脂。优选的乙烯基酯树脂是(甲基)丙烯酸酯官能化的树脂和通过环氧低聚物或聚合物与甲基丙烯酸或甲基丙烯酰胺,优选与甲基丙烯酸,以及任选地与如二甘醇或二丙二醇的扩链剂反应而获得的树脂。这种化合物的实例从申请US 3 297745 A、US 3 772 404 A、US 4 618 658 A、GB 2 217 722 A1、DE 37 44 390 A1和DE 41 31457 A1已知。
特别合适和优选的乙烯基酯树脂是(甲基)丙烯酸酯官能化树脂,其例如通过使双官能和/或更高官能的异氰酸酯与合适的丙烯酸化合物,任选地在含有至少两个羟基的羟基化合物的帮助下反应获得,例如在DE 3940309 A1中所描述。DE 10 2011 017 626 B4中描述的甲基丙烯酸氨基甲酸酯树脂(也称为乙烯基酯氨基甲酸酯树脂)是更特别合适和优选的。
脂肪族(环状或线型)和/或芳香族二官能或更高官能的异氰酸酯或其预聚物可用作异氰酸酯。此类化合物的使用用于增加润湿性并因此改善粘合剂性能。优选芳香族双官能或更高官能的异氰酸酯或其预聚物,特别优选芳族双官能或更高官能的预聚物。例如,可以提及用于增加链硬化的甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚合二苯基甲烷二异氰酸酯(pMDI)以及提高柔韧性的己烷二异氰酸酯(HDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),其中聚合二苯基甲烷二异氰酸酯(pMDI)是特别优选的。
合适的丙烯酸化合物是丙烯酸和在烃基上取代的丙烯酸,例如甲基丙烯酸、丙烯酸或甲基丙烯酸与多元醇的含羟基酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯,例如三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇单(甲基)丙烯酸酯。优选丙烯酸或甲基丙烯酸羟烷基酯,例如(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、聚氧乙烯(甲基)丙烯酸酯、聚氧丙烯(甲基)丙烯酸酯,特别是因为这些化合物用于在空间上防止皂化反应。由于其较低的碱稳定性,丙烯酸不如在烃基上取代的丙烯酸优选。
可以任选使用的羟基化合物是合适的二元或更高元醇,例如环氧乙烷或环氧丙烷的衍生产物,如乙二醇、二甘醇或三甘醇、丙二醇、二丙二醇、其他二醇,如1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二乙醇胺,进一步的双酚A或F或其乙氧基化/丙氧基化和/或氢化或卤化产物、高级醇,如甘油、三羟甲基丙烷、己三醇和季戊四醇,含羟基聚醚,例如脂肪族或芳香族环氧乙烷和/或高级环醚的低聚物,如环氧乙烷、环氧丙烷、氧化苯乙烯和呋喃,在主链中包含芳香族结构单元的聚醚,如双酚A或F、基于上述醇或聚醚的含羟基聚酯以及二羧酸或其酸酐,如己二酸、邻苯二甲酸、四或六氢邻苯二甲酸、HET酸、马来酸、富马酸、衣康酸、癸二酸等。特别优选的是具有用于增强树脂链的芳香族结构单元的羟基化合物;含不饱和结构单元的羟基化合物,如富马酸,以增加交联密度;支链或星形羟基化合物,特别是三元或更高元的醇和/或聚醚或聚酯,其包含其结构单元;支链或星形氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,用于在反应性稀释剂中实现其较低的树脂或溶液的粘度以及较高的反应性和交联密度。
乙烯基酯树脂的分子量Mn优选为500至3,000道尔顿,更优选500至1,500道尔顿(根据ISO 13885-1)。乙烯基酯树脂的酸值范围在0至50mg KOH/g树脂,优选范围在0至30mgKOH/g树脂(根据ISO 2114-2000)。
所有这些树脂都可以根据本领域技术人员已知的方法进行改性,例如实现更低的酸值、氢氧值或酸酐值,或者可以通过将柔性单元引入主链等来使其更柔韧等。
此外,该树脂可包含其他可与自由基引发剂聚合的如过氧化物的反应性基团,例如衍生自衣康酸、柠康酸和烯丙基等的反应性基团。
优选在实例中描述的树脂。
在一种实施方案中,除反应树脂外,反应树脂体系的树脂组分还含有作为反应性稀释剂的至少一种其他低粘度、可自由基聚合的化合物。该化合物被有利地添加到反应树脂中并因此包含在树脂组分中。
在申请EP 1 935 860 A1和DE 195 31 649 A1中描述了合适的,特别是作为反应性稀释剂的低粘度可自由基固化化合物。反应树脂体系优选含有作为反应性稀释剂的(甲基)丙烯酸酯,并且可以特别优选使用以下(甲基)丙烯酸酯:(甲基)丙烯酸羟烷基酯(如(甲基)丙烯酸羟丙酯、2-(甲基)丙烯酸羟乙酯);(甲基)丙烯酸链烷二醇酯(如乙二醇-1,2-二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇-1,3-二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇-1,2-二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇-1,3-二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇-1,4-二(甲基)丙烯酸酯、己二醇-1,6-二(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸苯乙酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯);三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯;乙基三甘醇(甲基)丙烯酸酯;N,N-(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯;N,N-(甲基)丙烯酸二甲氨基甲酯;(甲基)丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯;(甲基)丙烯酸亚烷基酯(如二(甲基)丙烯酸乙二醇酯和二(甲基)丙烯酸二甘醇酯);低聚和聚亚烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯(如PEG200二(甲基)丙烯酸酯);甲氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸三甲基环己酯;(甲基)丙烯酸双环戊烯基氧乙酯;二(甲基)丙烯酸三环戊二烯基酯;二环戊烯氧基乙基巴豆酸酯;双酚A(甲基)丙烯酸酯;酚醛环氧二(甲基)丙烯酸酯;二-[(甲基)丙烯酰基-马来酰基]-三环-5.2.1.0.2.6-癸烷;3-(甲基)丙烯酰基-氧甲基-三环-5.2.1.0.2.6-癸烷;3-(甲基)环戊二烯基(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸异冰片酯;2-(甲基)丙烯酸癸酯;(甲基)丙烯酸四氢糠基酯;和烷氧基化的三、四和五甲基丙烯酸酯。
反应性稀释剂可以单独使用或作为由两种或更多种反应性稀释剂组成的混合物使用。
反应树脂体系优选含有作为反应性稀释剂的不带羟基的(甲基)丙烯酸酯,选自(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸苯乙酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、(甲基)丙烯酸乙酯、N,N-(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、N,N-(甲基)丙烯酸二甲氨基甲酯、(甲基)丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、二-[(甲基)丙烯酰基-马来酰基]-三环-5.2.1.0.2.6-癸烷、3-(甲基)丙烯酰基-氧甲基-三环-5.2.1.0.2.6-癸烷、3-(甲基)环戊二烯(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸三甲基环己酯、(甲基)丙烯酸双环戊烯基氧乙酯、双酚A(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、2-(甲基)丙烯酸癸酯、乙二醇-1,2-二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇-1,3-二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇-1,2-二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇-1,3-二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇-1,4-二(甲基)丙烯酸酯、己二醇-1,6-二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸二甘醇酯、PEG200二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸三环戊二烯基酯、酚醛环氧二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯和二环戊烯氧基乙基巴豆酸酯。
原则上,也可以使用其他常规的可自由基聚合的化合物,单独使用或在与前一段中描述的(甲基)丙烯酸酯混合使用,例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、烷基化苯乙烯,如叔丁基苯乙烯、二乙烯基苯以及乙烯基和烯丙基化合物。这种乙烯基或烯丙基化合物的实例是乙二醇二乙烯基醚、1,4-丁二醇二乙烯基醚、三羟甲基丙烷二乙烯基醚、三羟甲基丙烷三乙烯基醚、单、二、三、四和聚亚烷基二醇乙烯基醚、单、二、三、四和聚亚烷基二醇烯丙醚、己二酸二乙烯基酯、三羟甲基丙烷二烯丙醚和三羟甲基丙烷三烯丙醚。
基于树脂组分,可自由基固化化合物可以以10至99.99重量%,优选15至97重量%,特别优选30至95重量%的量包含在反应树脂体系中。可自由基固化化合物可以是基于可自由基固化化合物或反应性稀释剂的反应树脂或反应树脂与两种或更多种反应性稀释剂的混合物。
在可自由基固化化合物为反应树脂混合物的情况下,反应树脂体系中可包含的混合物的量对应于可自由基固化化合物的量,基于树脂组分具体为10至99.99重量%,优选15至97重量%重量%,特别优选30至95重量%,并且基于反应树脂混合物,反应树脂的比例为0至100重量%,优选30至65重量%,反应性稀释剂或多种反应性稀释剂构成的混合物的比例为0至100重量%,优选35至70重量%。
根据本发明,带有羟基的可自由基固化化合物的比例为可自由基固化化合物的总量的至多10重量%,优选至多5重量%,特别优选至多1重量%。特别优选不包含带有羟基的可自由基固化化合物。在可自由基固化化合物含有带羟基的可自由基固化化合物的情况下,例如由于生产工艺的原因,必须通过加入至少一种不带羟基的化合物来相应地减少带羟基的可自由基固化化合物的比例。
可自由基固化化合物的总量取决于填充度,即无机填料的量,包括下面列出的填料,特别是亲水性填料、另外的无机聚集体和水硬性或可缩聚的化合物。
根据本发明,所用的无机填料是一种具有亲水性的填料。亲水性是指填料与水相互作用或可以与水反应。这确保了在混合树脂组分和含水硬化剂组分后,所得化合物立即变得粘稠,使其变得稳定,从而不再从钻孔中泄漏,这对于高架紧固件或墙壁紧固件特别有利。粘度如此之高,使得即使在安装螺钉后立即拧下螺钉,如果化合物尚未固化或未完全固化,该化合物也不会因螺钉的旋转运动而喷出。
尤其是所用无机填料的表面以及内部区域可以具有亲水性。特别地,无机填料的表面可以通过亲水涂层、底漆或密封剂来改性。
具有亲水性的无机填料的实例包括其表面用亲水性表面处理剂处理过的填料。此类亲水性表面处理剂的实例尤其包括硅烷表面处理剂、钛酸盐表面处理剂、铝表面处理剂、铝酸锆表面处理剂、Al2O3、TiO2、ZrO2、硅氧烷和硬脂酸铝等,其中优选硅烷表面处理剂。
根据本发明的多组分反应树脂体系的另一个优选实施方案,无机填料包括选自由以下组成的群组的材料:碱土金属及其盐、膨润土、碳酸盐、二氧化硅、硅胶、碱土金属与二氧化硅的盐和硅酸盐(特别是二氧化硅)。
无机填料可以通过如蒸镀、燃烧等干式法、或沉淀等湿式法来制造。也可以使用市售产品。考虑到反应树脂体系的流变性能,亲水性无机填料优选为表面积大于80m2/g、优选大于150m2/g、更优选在150和400m2/g之间的细填料。
根据本发明的多组分反应树脂体系的另一个优选实施方案,无机填料包括基于氧化硅的填料。
根据本发明的多组分反应树脂体系的另一个特别优选的实施方案,无机填料包括二氧化硅。
二氧化硅不限于特定类型或其制造。二氧化硅可以是天然或合成二氧化硅。
二氧化硅优选为无定形二氧化硅,其选自硅胶体、湿化学制备的二氧化硅(如沉淀二氧化硅)、硅胶、二氧化硅溶胶、气相法或热制备的二氧化硅(例如在电弧、等离子体中制备或通过火焰水解制备)、二氧化硅烟、二氧化硅玻璃(石英玻璃)、二氧化硅材料(石英材料)以及放射虫和硅藻土形式的硅藻的骨架。
亲水性无机填料的比例取决于多组分反应树脂体系所需的性能。在每种情况下,基于树脂组分,亲水性无机填料的优选用量为0.01至15重量%,更优选0.1至10重量%,特别优选1至7重量%。
反应树脂体系优选不含有任何其他填料。
然而,不能排除反应树脂体系可能含有其他填料。如果必须调整反应树脂体系的特性,则尤其如此。
根据一种实施方案,树脂组分因此包含另外的不同无机添加剂,例如填料和/或另外的添加剂。
所用填料为常规填料,优选矿物或矿物类填料,如石英、玻璃、沙子、石英砂、石英粉、瓷器、刚玉、陶瓷、滑石、二氧化硅(例如气相二氧化硅)、硅酸盐、粘土、二氧化钛、白垩、重晶石、长石、玄武岩、氢氧化铝、花岗岩或砂岩、聚合物填料(例如热固性树脂)、水硬性填料(例如石膏、生石灰或水泥(例如氧化铝水泥或波特兰水泥))、金属(例如铝)、炭黑,还包括木材、矿物或有机纤维等,或其两种或多种的混合物,它们可以粉末形式、颗粒形式或成型体形式加入。填料可以以任何所需的形式存在,例如作为粉末或面粉,或作为成型体,例如以圆柱形、环形、球形、片状、棒状、鞍状或晶体形式,或者以纤维形式(纤维状填料),并且相应的基础颗粒的最大直径优选为10mm。然而,球状惰性物质(球形)具有优选且更显着的增强作用。
其他填料优选以这样的量存在于树脂组分中,使得在每种情况下都基于树脂组分,填料的总量,即亲水性填料和其他填料的总量为0.01至90,特别是0.01至60,尤其是0.01至50重量%。
其他可想到的添加剂还可以是流变添加剂(如任选的有机后处理的气相二氧化硅、膨润土、烷基纤维素和甲基纤维素、蓖麻油衍生物等)、增塑剂(如邻苯二甲酸酯或癸二酸酯)、稳定剂、抗静电剂、增稠剂、增韧剂、固化催化剂、流变助剂、润湿剂、着色添加剂(如染料或特别是颜料,如用于组分的不同染色以改进对其混合的控制等)、或其两种或更多种的混合物。基于特定组分(树脂组分、硬化剂组分),非反应性稀释剂(溶剂),如低级烷基酮(例如丙酮)、二低级烷基低级烷酰基酰胺(例如二甲基乙酰胺)、低级烷基苯(例如二甲苯或甲苯)、邻苯二甲酸酯或石蜡或水的存在量也可以优选至多30重量%,例如1至20重量%。
在本发明的另一个实施方案中,除了可自由基固化化合物之外,树脂组分还包含水硬性或可缩聚的无机化合物,特别是水泥。在DE 42 31 161 A1中详细描述了这种混合砂浆体系。在这种情况下,树脂组分优选包含作为水硬性或可缩聚无机化合物的水泥,例如波特兰水泥或铝酸盐水泥,其中特别优选不含过渡金属氧化物或具有低水平过渡金属的水泥。石膏也可用作水硬性无机化合物本身或与水泥混合使用。树脂组分还可以包含作为可缩聚无机化合物的硅酸盐可缩聚化合物,特别是可溶、溶解和/或含无定形二氧化硅的物质,例如热解法二氧化硅。
基于树脂组分,反应树脂体系可包含0至30重量%,优选1至25重量%,特别优选5至20重量%的量的水硬性或可缩聚化合物。
在另一个实施方案中,反应树脂体系还包含至少一种促进剂。这加速了固化反应。
合适的促进剂是本领域技术人员已知的。这些方便地是胺。
合适的胺选自申请US 2011071234 A1中描述的以下化合物,例如:二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、正丙胺、二正丙胺、三正丙胺、异丙胺、二异丙胺、三异丙胺、正丁胺、异丁胺、叔丁胺、二正丁胺、二异丁胺、三异丁胺、戊胺、异戊胺、二异戊胺、己胺、辛胺、十二胺、月桂胺、硬脂胺、氨基乙醇、二乙醇胺、三乙醇胺、氨基己醇、乙氧基氨基乙烷、二甲基(2-氯乙基)胺、2-乙基己胺、双(2-氯乙基)胺、2-乙基己胺、双(2-乙基己基)胺、N-甲基硬脂胺、二烷基胺、乙二胺、N,N'-二甲基乙二胺、四甲基乙二胺、二亚乙基三胺、全甲基二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、1,2-二氨基丙烷、二亚丙基三胺、三亚丙基四胺、1,4-二氨基丁烷、1,6-二氨基己烷、4-氨基-1-二乙基氨基戊烷、2,5-二氨基-2,5-二甲基己烷、三甲基六亚甲基二胺、N,N-二甲基氨基乙醇、2-(2-二乙基氨基乙氧基)乙醇、双(2-羟乙基)油胺、三[2(2-羟基乙氧基)乙基]胺、3-氨基-1-丙醇、甲基(3-氨基丙基)醚、乙基-(3-氨基丙基)醚、1,4-丁二醇-双(3-氨基丙基醚)、3-二甲氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、1-二乙氨基-2-丙醇、二异丙醇胺、甲基-双(2-羟丙基)胺、三(2-羟丙基)胺、4-氨基-2-丁醇、2-氨基-2-甲基丙醇、2-氨基-2-甲基丙二醇、2-氨基-2-羟甲基丙二醇、5-二乙氨基-2-戊酮、3-甲氨基丙腈、6-氨基己酸、11-氨基十一酸、6-氨基己酸乙酯、11-氨基己酸异丙酯、环己胺、N-甲基环己胺、N,N-二甲基环己胺、二环己胺、N-乙基环己胺、N-(2-羟乙基)环己胺、N,N-双(2-羟乙基)环己胺、N-(3-氨基丙基)环己胺、氨基甲基环己烷、六氢甲苯胺、六氢苄胺、苯胺、N-甲基苯胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、N,N-二丙基苯胺、异丁基苯胺、甲苯胺、二苯胺、羟乙基苯胺、双(羟乙基)苯胺、氯苯胺、氨基酚、氨基苯甲酸及其酯、苄胺、二苄胺、三苄胺、甲基二苄胺、α-苯乙胺、二甲基苯胺、二异丙基苯胺、十二烷基苯胺、氨基萘、N-甲基氨基萘、N,N-二甲基氨基萘、N,N-二苄基萘、二氨基环己烷、4,4'-二氨基-二环己基甲烷、二氨基-二甲基-二环己基甲烷、苯二胺、苯二甲胺、二氨基联苯、萘二胺、联苯胺、2,2-双(氨基苯基)丙烷、氨基苯甲醚、氨基苯硫酚、氨基二苯醚、氨基甲酚、吗啉、N-甲基吗啉、N-苯基吗啉、羟乙基吗啉、N-甲基吡咯烷、吡咯烷、哌啶、羟乙基哌啶、吡咯、吡啶、喹啉、吲哚、吲哚啉、咔唑、吡唑、咪唑、噻唑、嘧啶、喹喔啉、氨基吗啉、二吗啉乙烷、[2,2,2]-二氮杂双环辛烷和N,N-二甲基-对甲苯胺。
优选的胺是苯胺衍生物、甲苯胺衍生物和N,N-双烷基芳基胺,如N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、N,N-二甲基-对甲苯胺、N,N-双(羟烷基)芳基胺、N,N-双(2-羟乙基)苯胺、N,N-双(2-羟乙基)甲苯胺、N,N-双(2-羟丙基)苯胺、N,N-双(2-羟丙基)甲苯胺、N,N-双(3-甲基丙烯酰基-2-羟丙基)对甲苯胺、N,N-二丁氧基羟丙基-对甲苯胺和4,4'-双(二甲氨基)二苯基甲烷。
聚合胺,例如通过N,N-双(羟烷基)苯胺与二羧酸的缩聚或通过环氧乙烷和这些胺的加聚获得的那些聚合胺,也适合作为促进剂。
优选的促进剂是N,N-双(2-羟丙基)甲苯胺、N,N-双(2-羟乙基)甲苯胺和对甲苯胺乙氧基化物(
Figure BDA0003584732750000131
PTE)。
基于树脂组分,反应树脂体系可以包含0至10重量%,优选0.01至5重量%,特别优选0.5至3重量%的量的促进剂。如果含有多种促进剂,刚才提到的量对应于促进剂的总量。
在又一个实施方案中,树脂组分还含有用于反应树脂和树脂组分的储存稳定性以及用于调节凝胶时间的抑制剂。反应树脂体系可以单独含有抑制剂或还一起含有促进剂。优选使用适当协调的促进剂-抑制剂组合来调节处理时间或凝胶时间。
合适的抑制剂是本领域技术人员已知的那些通常用于可自由基聚合的化合物的抑制剂。抑制剂优选选自酚类化合物和非酚类化合物,如稳定自由基和/或吩噻嗪。
合适的酚类抑制剂是酚类,例如2-甲氧基苯酚、4-甲氧基苯酚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,4-二叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基苯酚、2,4,6-三甲基苯酚、2,4,6-三(二甲胺甲基)苯酚、4,4'-硫代-双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4'-异亚丙基二苯酚、6,6'-二叔丁基-4,4'-双(2,6-二叔丁基苯酚)、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、2,2'-亚甲基二对甲酚、邻苯二酚和丁基邻苯二酚(如4-叔丁基邻苯二酚、4,6-二叔丁基邻苯二酚)、氢醌(如氢醌、2-甲基氢醌、2-叔丁基氢醌、2,5-二叔丁基氢醌、2,6-二叔丁基氢醌、2,6-二甲基氢醌、2,3,5-三甲基氢醌)、苯醌、2,3,5,6-四氯-1,4-苯醌、甲基苯醌、2,6-二甲基苯醌、萘醌或其两种或更多种的混合物。
吩噻嗪,例如吩噻嗪和/或其衍生物或组合,或稳定的有机自由基,如加尔万氧基自由基和N-氧基自由基,优选被考虑作为非酚类或厌氧性抑制剂,即即使没有氧的情况下也有活性的抑制剂,与酚类抑制剂相反。
可以使用的N-氧基自由基的实例是描述于DE 199 56 509中的那些。合适的稳定N-氧基(氮氧自由基)可选自1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶、1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-醇(也称为TEMPOL)、1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-酮(也称为TEMPON),1-氧基-2,2,6,6-四甲基-4-羧基哌啶(也称为4-羧基-TEMPO)、1-氧基-2,2,5,5-四甲基吡咯烷、1-氧基-2,2,5,5-四甲基-3-羧基吡咯烷(也称为3-羧基-PROXYL)、铝-N-亚硝基苯基羟胺和二乙基羟胺。其他合适的N-氧基化合物是肟,例如乙醛肟、丙酮肟、甲基乙基酮肟、水杨肟、苯甲肟、乙醛肟、二甲基乙醛肟、丙酮-O-(苄氧羰基)肟等。
这些化合物是特别有用的并且是最必要的,因为否则不能实现优选超过3个月,特别是6个月或更长的所需储存稳定性。通过这种方式可以显着提高紫外线稳定性,尤其是储存稳定性。
此外,如专利DE 10 2011 077 248 B1中所述的在羟基的对位取代的嘧啶醇或吡啶醇化合物可用作抑制剂。
优选的抑制剂是1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶(TEMPO)和1-氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-4-醇(TEMPOL)、邻苯二酚,特别优选叔丁基邻苯二酚以及所需特性是通过官能团(与以其他方式使用的反应性稀释剂相比)、BHT和吩噻嗪来实现的邻苯二酚。
取决于反应树脂体系的所需性质,抑制剂可以单独使用或以其两种或更多种的组合使用。酚类抑制剂和非酚类抑制剂的组合允许协同效应,这也通过对反应树脂组合物的凝胶时间基本上无漂移调整的设置来显示。
基于树脂组分,反应树脂体系可以包含0至5重量%,优选0.001至3重量%,特别优选0.01至1重量%的量的抑制剂。如果含有多种抑制剂,则刚刚提到的量对应于抑制剂的总量。
可自由基固化化合物的固化有利地使用过氧化物作为硬化剂来引发。除了过氧化物之外,还可以使用如上所述的促进剂。可以使用本领域技术人员已知的用于固化甲基丙烯酸酯树脂的任何过氧化物。这种过氧化物包括有机和无机过氧化物,液体或固体,也可以使用过氧化氢。合适的过氧化物的实例是过氧碳酸酯(式-OC(O)OO-)、过氧酯(式-C(O)OO-)、二酰基过氧化物(式-C(O)OOC(O)-)、二烷基过氧化物(式-OO-)等。这些过氧化物可以作为低聚物或聚合物存在。例如,在申请US 2002/0091214 A1,第[0018]段中描述了合适的过氧化物的一组综合实例。
过氧化物优选选自有机过氧化物。合适的有机过氧化物是:叔烷基氢过氧化物(如叔丁基氢过氧化物)和其他氢过氧化物(如氢过氧化枯烯)、过氧酯或过酸(如叔丁基过酸酯(例如过氧苯甲酸叔丁酯))、过氧化苯甲酰、过乙酸酯和过苯甲酸酯、包括(二)过氧酯的过氧化月桂酰、过醚(如过氧二***)、过酮(如过氧化甲乙酮)。用作固化剂的有机过氧化物通常是叔过酸酯或叔氢过氧化物,即具有直接键合至-OO-酰基或-OOH基团的叔碳原子的过氧化物化合物。然而,根据本发明也可以使用这些过氧化物与其他过氧化物的混合物。过氧化物也可以是混合过氧化物,即在一个分子中具有两个不同的带过氧化物单元的过氧化物。优选地,使用过氧化苯甲酰(BPO)或过氧苯甲酸叔丁酯进行固化。
除了过氧化物之外,根据本发明,硬化剂组分还包含水作为减敏剂。除了水之外,硬化剂组分还可以包含另外的减敏剂,水被优选作为唯一的减敏剂,以便不引入任何具有软化作用的化合物。
过氧化物优选作为硬化剂与作为悬浮液的水一起存在。相应的悬浮液可以不同浓度商购获得,例如购自优耐德引发剂公司(United Initiators)的过氧化二苯甲酰水悬浮液(BP40SAQ或BP20SAQ)。Perkadox 40L-W(购自诺利昂公司(Nouryon))、
Figure BDA0003584732750000161
EZ-FLO(购自阿科玛公司(Arkema))、Peroxan BP40W(购自Pergan)。
基于硬化剂组分,反应树脂体系可以含有2至50重量%,优选5至45重量%,特别优选10至40重量%的量的过氧化物。
除了水和硬化剂外,商业过氧化物分散体还含有乳化剂、防冻剂、缓冲剂和流变添加剂,类型和数量未公开。
此外,硬化剂组分还可包含其他添加剂,特别是乳化剂、防冻剂、缓冲剂和/或流变添加剂,和/或填料。
合适的乳化剂是:离子、非离子或两性表面活性剂;肥皂、润湿剂、洗涤剂;聚亚烷基二醇醚;脂肪酸盐、脂肪酸的甘油单酯或甘油二酯、糖甘油酯、卵磷脂;链烷磺酸盐、烷基苯磺酸盐、脂肪醇硫酸盐、脂肪醇聚乙二醇醚、脂肪醇醚硫酸盐、磺化脂肪酸甲酯;脂肪醇羧酸盐;烷基糖苷、脱水山梨糖醇酯、N-甲基葡糖酰胺、蔗糖酯;烷基酚、烷基酚聚乙二醇醚、烷基酚羧酸盐;季铵化合物、酯季铵盐、季铵化合物的羧酸盐。
合适的防冻剂是:降低水冻结温度的有机或无机水溶性添加剂;如乙醇、正丙醇或异丙醇、正丁醇、异丁醇或叔丁醇等单、双或更高官能度的醇;乙二醇、1,2-或1,3-丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷等,如二亚烷基二醇、三亚烷基二醇等低聚或聚二醇;糖类,尤其是单糖或双糖;醛或酮形式的丙糖、丁糖、戊糖和己糖,以及类似的糖醇。实例包括但不限于甘油醛、果糖、葡萄糖、蔗糖、甘露醇等。
合适的缓冲剂是稳定硬化剂组分的pH的有机或无机酸/碱对,例如乙酸/乙酸碱、柠檬酸/柠檬酸单碱、柠檬酸单碱/二碱、柠檬酸二碱/三碱、单、二和/或三碱性磷酸盐任选地与磷酸的组合;氨与铵盐;碳酸-碳酸氢盐缓冲液等。也可以使用分子内的,所谓的良好缓冲液,例如4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸(HEPES)或2-(N-吗啉)乙磺酸(MES)以及三(羟甲基)-氨基甲烷(TRIS)等。
通过添加增稠物质(也称为流变添加剂)来调节流动特性。合适的流变添加剂是:页硅酸盐,如硅酸镁锂、膨润土或蒙脱石、诺伊堡硅土、气相二氧化硅、多糖;聚丙烯酸酯、聚氨酯或聚脲增稠剂和纤维素酯。还可以添加润湿剂和分散剂、表面添加剂、消泡剂和脱气剂、蜡添加剂、粘合促进剂、降粘剂或工艺添加剂以进行优化。
所用填料为常规填料,优选矿物或矿物类填料,例如石英、玻璃、沙子、石英砂、石英粉、瓷器、刚玉、陶瓷、滑石、二氧化硅(例如气相二氧化硅)、硅酸盐、粘土、二氧化钛、白垩、重晶石、长石、玄武岩、氢氧化铝、花岗岩或砂岩、聚合物填料(例如热固性树脂)、水硬性填料(例如石膏、生石灰或水泥(例如氧化铝水泥或波特兰水泥))、金属(例如铝)、炭黑,还包括木材、矿物或有机纤维等,或其两种或多种的混合物,它们可以粉末形式、颗粒形式或成型体形式加入。填料可以以任何所需的形式存在,例如作为粉末或面粉,或作为成型体,例如以圆柱形、环形、球形、片状、棒状、鞍状或晶体形式,或者以纤维形式(纤维状填料),并且相应的基础颗粒的最大直径优选为10mm。然而,球状惰性物质(球形)具有优选且更显着的增强作用。
填料优选以至多80,特别是0至60,尤其是0至50重量%的量存在于特定组分中。
在每种情况下基于硬化剂组分,尚未包含在商业产品中的添加剂的总和可为0至30,优选0至25,特别优选0至20重量%。
在本发明的优选实施方案中,硬化剂组分还包含基于层状硅酸盐,特别是活化或可溶胀的页硅酸盐的流变添加剂。可膨胀的页硅酸盐特别优选为硅酸镁铝或硅酸铝钠。
在一个优选的实施方案中,流变添加剂由可溶胀的页硅酸盐组成或包含页硅酸盐作为主要成分。在这种情况下,“主要成分”是指可溶胀的页硅酸盐占流变添加剂的一半以上,即超过50重量%,特别是60至80重量%。
流变添加剂特别优选是蒙脱石或包含它作为主要成分,例如膨润土。
要使用的流变添加剂的量基本上取决于水的量,本领域技术人员能够容易地选择这些成分以及待使用的任选成分的正确比例,使得硬化剂组分具有所需的粘度和流动性。基于硬化剂组分的总重量,硬化剂组分优选包含0.15至5重量%的量的流变添加剂。
在一个替代实施方案中,流变添加剂可以包含其他基于二氧化硅(如亲水性气相二氧化硅)的增稠剂和/或基于多糖(例如黄原胶)的增稠剂。
水的含量取决于硬化剂组分的成分,重量%加起来为100。
根据本发明的多组分反应树脂体系,其特别被配制成双组分体系,特别适合与螺纹成型螺钉一起使用。
因此,本发明还涉及反应树脂体系与孔中的螺纹成型螺钉一起使用。孔可以是天然或非天然来源的凹槽,即裂缝、裂隙、钻孔等。这些通常是钻孔,特别是在各种基材中的钻孔,特别是矿物基材,如基于混凝土、加气混凝土、砖砌、石灰石、砂岩、天然石材、玻璃等矿物基材,以及金属基材,如由钢制成的那些金属基材。
根据本发明的多组分反应树脂体系的特征在于,与其中基于可自由基固化化合物的总量,带有羟基的可自由基固化化合物的比例大于10重量%的实施方案相比,含有该添加剂的组分的粘度低,并且该组分的储存稳定性提高。
在以下描述的实施方案中,除非另有说明,否则每种情况下的量(重量%)都涉及单独的组分,即树脂组分和硬化剂组分。实际量是使特定组分的重量百分比加起来为100。
在根据本发明的反应树脂体系的第一个优选实施方案中,树脂组分包含:
-至少一种可自由基固化化合物,携带羟基的可自由基固化化合物的比例为可自由基固化化合物总量的至多10重量%,优选至多5重量%,特别优选至多1重量%,和
-至少一种具有亲水性的无机填料,
硬化剂组分包含:
-至少一种硬化剂,其为固体过氧化物;
-水。
在该第一实施方案的优选方面,固体过氧化物悬浮在水中。在该第一实施方案的优选方面,过氧化物溶解于水中或特别优选地悬浮于水中。在该第一实施方案的另一个优选方面,树脂组分包含:
-85至99.99重量%,优选90至99.9重量%,特别优选93至99重量%的至少一种可自由基固化化合物,带有羟基的可自由基固化化合物的比例为可自由基固化化合物的总量的至多为10重量%,优选至多5重量%,特别优选至多1重量%,和
-0.01至15重量%,优选0.1至10重量%,特别优选1至7重量%的至少一种具有亲水性的无机填料,
硬化剂组分包含:
-2至50重量%,优选5至45重量%,特别优选10至40重量%的至少一种硬化剂,其为过氧化物,和
-50至98重量%,优选55至95重量%,特别优选60至90重量%的水。
在进一步的第二优选实施方案中,树脂组分包含:
-作为可自由基固化化合物的反应树脂混合物,其由至少一种反应树脂和反应性稀释剂组成,混合物(即可自由基固化化合物的总量)中带有羟基的可自由基固化化合物的比例为至多10重量%,优选至多5重量%,特别优选至多1重量%;
-至少一种具有亲水性的无机填料,和
硬化剂组分包含:
-至少一种作为硬化剂的过氧化物,和
-水。
在该第二实施方案的优选方面,过氧化物溶解于水中或特别优选地悬浮于水中。在该第二实施方案的另一优选方面,树脂组分包含:
-85至99.99重量%,优选90至99.9重量%,特别优选93至99重量%的混合物,反应树脂混合物由基于混合物总重量计的0至99.9重量%,优选20至80重量%至少一种反应树脂和基于混合物总重量计的0至99.99重量%,优选80至20重量%的至少一种反应性稀释剂(作为可自由基固化化合物)组成,带有羟基的可自由基固化化合物的比例为至多10重量%,优选至多5重量%,特别优选至多1重量%;和
-0.01至15重量%,优选0.1至10重量%,特别优选1至7重量%的至少一种具有亲水性的无机填料,
硬化剂组分包含:
-2至50重量%,优选5至45重量%,特别优选10至40重量%的至少一种作为硬化剂的过氧化物;和
-50至98重量%,优选55至95重量%,特别优选60至90重量%的水。
在更优选的第三实施方案中,树脂组分包含:
-作为可自由基固化化合物的反应树脂混合物,其由至少一种反应树脂和反应性稀释剂组成,带有羟基的可自由基固化化合物的比例为可自由基固化化合物总量的至多10重量%,优选至多5重量%,特别优选至多1重量%,
-至少一种具有亲水性的无机填料
-至少一个促进剂和
-至少一种抑制剂,
硬化剂组分包含:
-至少一种作为硬化剂的过氧化物,
-水和
-至少一种流变添加剂。
在该第三实施方案的优选方面,过氧化物溶解于水中或特别优选地悬浮在水中。在该第三实施方案的另一个优选方面,树脂组分包含:
-85至99.99重量%,优选90至99.9重量%,特别优选93至99重量%的混合物,反应树脂混合物由基于混合物总重量计的0至99.9重量%,优选20至80重量%的至少一种反应树脂和基于混合物总重量计的0至99.99重量%,优选80至20重量%的至少一种反应性稀释剂(作为可自由基固化化合物),带有羟基的可自由基固化化合物的比例为可自由基固化化合物总量的至多10重量%,优选至多5重量%,特别优选至多1重量%,
-0.001至5重量%,优选0.01至3重量%,更优选0.1至1重量%的至少一种具有亲水性的无机填料
-0.01至10重量%,优选0.5至5重量%,更优选1至3重量%的至少一种促进剂和
-0.001至5重量%,优选0.01至3重量%,更优选0.1至1重量%的至少一种抑制剂,
硬化剂组分包含:
-2至50重量%,优选5至45重量%,特别优选10至40重量%的至少一种作为硬化剂的过氧化物和
-50至98重量%,优选55至95重量%,特别优选60至90重量%的水,
-0.001至5重量%,优选0.01至3重量%,更优选0.1至1重量%的至少一种可溶胀页硅酸盐。
在特别优选的第四实施方案中,树脂组分包含:
-作为可自由基固化化合物的反应树脂混合物,其由至少一种反应树脂和至少一种基于(甲基)丙烯酸酯的反应性稀释剂组成,至少一种反应树脂选自基于氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、基于烷氧基化双酚的(甲基)丙烯酸酯的化合物,带有羟基的可自由基固化化合物的比例为至多10重量%,优选至多5重量%,特别优选至多1重量%,
-至少一种具有亲水性的无机填料,特别是二氧化硅,
-至少一个促进剂和
-至少一种抑制剂,
硬化剂组分包含:
-至少一种过氧化物,特别是二酰基过氧化物,
-水和
-至少一种基于页硅酸盐的流变添加剂。
在该第四实施方案的优选方面,过氧化物溶解于水中或特别优地选悬浮在水中。在该第四个实施方案的另一优选方面,反应树脂体系包含在第三方面中规定的量的成分。
在非常特别优选的第五实施方案中,树脂组分包含:
-作为可自由基固化化合物的反应树脂混合物,其由至少一种基于氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的反应树脂和至少一种基于(甲基)丙烯酸酯的反应性稀释剂组成,条件是(甲基)丙烯酸酯不是羟烷基(甲基)丙烯酸酯,带有羟基的可自由基固化化合物的比例为至多10重量%,优选至多5重量%,特别优选至多1重量%,
-至少一种具有亲水性的无机填料,特别是亲水性气相二氧化硅,
-至少一个促进剂和
-至少一种抑制剂,
硬化剂组分包含:
-至少一种过氧化物,特别是过氧化二苯甲酰,
-水和
-至少一种基于可膨胀页硅酸盐的流变添加剂。
在非常特别优选的第六个实施方案中,树脂组分包含:
-作为可自由基固化化合物的反应树脂混合物,其由至少一种基于氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的反应树脂和至少一种基于(甲基)丙烯酸酯的反应性稀释剂组成,条件是(甲基)丙烯酸酯不是羟烷基(甲基)丙烯酸酯,带有羟基的可自由基固化化合物的比例为至多10重量%,优选至多5重量%,特别优选至多1重量%,
-至少一种具有亲水性的无机填料,特别是亲水性气相二氧化硅,
-至少一个促进剂和
-至少一种抑制剂,
硬化剂组分包含:
-至少一种过氧化物,特别是过氧化二苯甲酰,
-水和
-至少一种基于可膨胀页硅酸盐的流变添加剂。
在该第六实施方案的优选方面,过氧化物溶解于水中或特别优选地悬浮在水中。在该第六个实施方案的另一优选方面,反应树脂体系包含在第三方面中规定的量的成分。
在进一步的第七实施方案中,树脂组分包含:
-反应树脂混合物,由至少一种作为可自由基固化化合物的反应树脂和至少一种作为可自由基固化化合物的反应性稀释剂组成,
-至少一种具有亲水性的无机填料,
-至少一种水硬性或可缩聚的无机化合物,
-至少一个促进剂和
-至少一种抑制剂,
硬化剂组分包含:
-至少一种硬化剂,
-水和
-至少一种流变添加剂。
在该第七实施方案的优选方面,过氧化物溶解于水中或特别优选地悬浮在水中。在该第六实施方案的另一优选方面,反应树脂体系包含在第三方面中规定的量的在第四和/或第五方面中更详细地规定的组分。
在上述各优选实施方案中,树脂组分和硬化剂组分均可各自独立地含有0至30重量%,优选0.5至25重量%,特别优选2至20重量%的添加剂,例如乳化剂,防冻剂、缓冲剂和/或流变添加剂等。
根据本发明,其中根据本发明使用具有亲水性的流变添加剂的反应树脂体系与孔中的螺纹成型螺钉一起使用。孔可以是天然或非天然来源的凹槽,即裂缝、裂隙、钻孔等。这些通常是钻孔,特别是在各种基材中的钻孔,特别是矿物基材,如基于混凝土、加气混凝土、砖砌、石灰石、砂岩、天然石材、玻璃等矿物基材,以及金属基材,如由钢制成的那些金属基材。
根据本发明,其中使用具有亲水性的流变添加剂的反应树脂体系的特征在于与不包含所用流变添加剂的实施方案或与具有不具有亲水性的其他流变添加剂的实施方案相比,含有该添加剂的树脂组分的粘度低,而由树脂组分和硬化剂组分组成的混合物的粘度高。
具体实施方式
下面参照多个实例和比较例更详细地解释本发明。所有实例都支持权利要求的范围。然而,本发明不限于实例中所示的特定实施方案。
实例
实例和参考文献中使用的成分列表(缩写的解释)以及它们的商品名称和供应来 源:
树脂组分:
UMA-1氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯-HPMA,如EP 2 838 949 B1的实例1a中所述制备,由此获得氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯:HPMA的比例为65:35的混合物;
UMA-2氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯-BDDMA,类似于EP 2 838 949 B1的实例1a来制备,其中使用344g HPMA和344g BDDMA的混合物代替所述的688g HPMA,由此获得氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯:BDDMA的比例为65:35的混合物,余量为约1重量%的HPMA;
HPMA甲基丙烯酸羟丙酯,购自Inchem(CAS号:27813-02-1)
BDDMA
Figure BDA0003584732750000231
BDDMA,1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯,购自EvonikPerformance Materials GmbH(CAS号:2082-81-7)
DIPPT二异丙醇-对甲苯胺;购自巴斯夫(CAS号:38668-4-3)
tBBK 4-叔丁基邻苯二酚,购自罗地亚集团(RHODIA Opérations)(CAS号:98-29-3)
Figure BDA0003584732750000241
200亲水性气相二氧化硅,购自赢创(CAS号:112945-52-5;比表面积200m2/g;平均粒径0.2–0.3μm(聚集体))
硬化剂组分:
BP20SAQ过氧化二苯甲酰20%,悬浮于水中,无缓冲;购自优耐德引发剂公司(United Initiators)(94-36-0)
Optigel CK活性页硅酸盐(膨润土);购自毕克化学有限公司(BYK-Chemie GmbH)(比密度2.6g/cm3,体积密度550–750kg/m3,水分含量10%±2%)
实例1到4
为了确定含羟基化合物的含量对储存稳定性的影响,按表1所示的量制备以下树脂组分,并在制备后和储存后测量它们的粘度。为此,将氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯-HPMA混合物或氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯-BDDMA混合物、HPMA或BDDMA、DIPPT、tBBK和
Figure BDA0003584732750000242
200在溶解器中以2,000rpm和80毫巴的压力搅拌8分钟。
以150/s的剪切速率在购自赛默飞世尔科技有限公司(Thermo FisherScientific Inc.)的Haake RS 600流变仪上进行粘度测量。使用直径为20mm(锥C20/01°,Ti)和角度为1°的锥/板测量***;测量温度为23℃。
预先将树脂组分加热至规定温度23℃。使用一次性巴斯德移液管取出样品并施加到流变仪的板上。设置好间隙后,再次控制温度30秒,并开始测量。在150/s的剪切速率下评估粘度。测量结果在表1中示出。
表1:实例配制物1至4的组成
Figure BDA0003584732750000251
实例1,即比较例,在储存开始时显示出所需的流动性,并且在混合两种组分后混合物立即稳定。然而,在实例配制物1储存之后,由其与硬化剂配制物一起组成的混合物不再稳定。
实例2至4各自仅含有1重量%的HPMA,用于确定最佳Aerosil含量。实例2被认为是最佳的。尽管实例配制物3和4失去了一些流动性,但它们可以与液体硬化剂配制物均匀混合并且混合物是稳定的。
这清楚地表明,由于HPMA的比例以及因此含有羟基的化合物的比例大幅降低,这些化合物能够保持其储存稳定性。
实例5到8
为确定含羟基化合物的含量对储存稳定性的影响,按表2所示组成制备树脂组分。为此,将氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯-BDDMA混合物(UMA-2)(由于生产过程的原因仍含有1重量%的HPMA)、HPMA、BDDMA、DiPpT、tBBK和
Figure BDA0003584732750000252
200在2,000rpm和80毫巴的压力下以表2中所示的量在溶解器中搅拌8分钟。
配制物样品均用装瓶并储存1天、1周、3周、6周、8周、10周、12周、14周和16周。储存后,确定树脂组分的状况。
还测定了各个储存树脂组分的动态粘度。以150/s的剪切速率在购自赛默飞世尔科技有限公司(Thermo Fisher Scientific Inc.)的Haake RS 600流变仪上进行粘度测量。使用直径为20mm(锥C20/01°,Ti)和角度为1°的锥/板测量***;测量温度为23℃。
预先将树脂组分加热至规定温度23℃。使用一次性巴斯德移液管取出样品并施加到流变仪的板上。设置好间隙后,再次控制温度30秒,并开始测量。在150/s的剪切速率下评估粘度。结果在表3中报告。
此外,还检查了储存对具有硬化剂组分的混合物的影响。为此,将15g树脂组分放入SpeedMixer罐(150ml)中,加入6g硬化剂组分并将罐密封。然后通过摇动在2秒内混合两种组分。然后通过嘴叠片目视评估混合物的稳定性,通过观察当刮刀保持在大约45°角时化合物从刮刀中流出的容易程度。
表2:实例配置物5至8的组成,HPMA含量增加
Figure BDA0003584732750000261
Figure BDA0003584732750000271
Figure BDA0003584732750000281
Figure BDA0003584732750000291
Figure BDA0003584732750000301
Figure BDA0003584732750000311
实例9和10
为确定含羟基化合物的含量上限,按表4所示组成制备树脂组分。为此,将氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯-BDDMA混合物(由于生产过程的原因仍含有1重量%的HPMA)、HPMA、BDDMA、DiPpT、tBBK和
Figure BDA0003584732750000322
200在2,000rpm和80毫巴的压力下以表4中所示的量在溶解器中搅拌8分钟。获得包含总共10重量%的组合物和包含总共20重量%的HPMA的组成。
表4:实例配制物9和10的组成
Figure BDA0003584732750000321
实例配制物9和实例配制物10的样品各自用装瓶并储存1周、3周、6周、8周、10周、12周、14周和16周。储存后,确定配制物的状况。为此,将15g树脂组分放入SpeedMixer罐(150ml)中,加入6g硬化剂组分并将罐密封。然后通过摇动在2秒内混合两种组分。然后通过嘴叠层目视评估混合物的稳定性,通过观察当刮刀保持在大约45°角时化合物从刮刀中流出的容易程度。
此外,为了确定储存后的固化性能,将储存的配制物各自与由98重量%的BP20SAQ和2重量%的Optigel CK组成的硬化剂配制物混合。
结果在表5中报告。从这些结果可以看出,实例配制物在储存9至3周时有些稳定。然而,在更长时间的储存后,观察到配制物的沉降和固化受损。在实例配制物10的情况下,在储存2周后已经观察到配制物逐渐变稠并发生沉降。表5:含有10重量%HPMA(实例9)和含有20重量%HPMA(实例10)的树脂组分的储存试验结果
Figure BDA0003584732750000331
表5(续):含有10重量%HPMA(实例9)和含有20重量%HPMA(实例10)的树脂组分的储存试验结果
Figure BDA0003584732750000341

Claims (18)

1.一种用于与螺纹成型螺钉一起使用的多组分反应树脂体系,所述体系在第一组分中包含至少一种可自由基固化化合物和无机填料以及在另一第二组分中包含用于可自由基固化化合物的硬化剂和水,所述无机填料具有亲水性,其特征在于,带有羟基的可自由基固化化合物的比例最多为可自由基固化化合物的总量的10重量%。
2.根据权利要求1所述的多组分反应树脂体系,其特征在于,所述可自由基固化化合物包括反应树脂、反应性稀释剂或由反应树脂和反应性稀释剂组成的混合物。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的多组分反应树脂体系,其特征在于,所述可自由基固化化合物或反应树脂是基于氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、和烷氧基化双酚的(甲基)丙烯酸酯的化合物,或是基于其他烯键式不饱和化合物的化合物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的多组分反应树脂体系,其特征在于,所述反应性稀释剂是(甲基)丙烯酸酯,条件是所述(甲基)丙烯酸酯不是羟烷基(甲基)丙烯酸酯。
5.根据权利要求4所述的多组分反应树脂体系,其特征在于,所述(甲基)丙烯酸酯选自(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸苯乙酯、(甲基)丙烯酸四氢糠基酯、乙基三甘醇(甲基)丙烯酸酯、N,N-(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、N,N-(甲基)丙烯酸二甲氨基甲酯、(甲基)丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、3-(甲基)丙烯酰基-氧甲基-三环-5.2.1.0.2.6-癸烷、3-(甲基)环戊二烯(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸三甲基环己酯、(甲基)丙烯酸双环戊烯基氧乙酯、双酚A(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、2-(甲基)丙烯酸癸酯、乙二醇-1,2-二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇-1,3-二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇-1,2-二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇-1,3-二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇-1,4-二(甲基)丙烯酸酯、己二醇-1,6-二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸二甘醇酯、低聚和聚亚烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯,例如PEG200二(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化的三-、四-和五甲基丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸三环戊二烯基酯、酚醛环氧二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二-[(甲基)丙烯酰基-马来酰基]-三环-5.2.1.0.2.6-癸烷;和二环戊烯氧基乙基巴豆酸酯。
6.根据前述权利要求中任一项所述的多组分反应树脂体系,其特征在于,所述具有亲水性的无机填料包括矿物质,其选自碱土金属及其盐、膨润土、碳酸盐、二氧化硅、硅胶、碱土金属与二氧化硅的盐和硅酸盐。
7.根据权利要求6所述的多组分反应树脂体系,其特征在于,所述无机填料是基于氧化硅的填料。
8.根据权利要求7所述的多组分反应树脂体系,其特征在于,所述基于氧化硅的填料包括二氧化硅。
9.根据权利要求8所述的多组分反应树脂体系,其特征在于,所述二氧化硅为无定形二氧化硅,选自硅胶体、沉淀二氧化硅、硅胶、气相二氧化硅、二氧化硅烟、二氧化硅玻璃(石英玻璃)、二氧化硅材料(石英材料)以及放射虫和硅藻土形式的硅藻的骨骼。
10.根据前述权利要求中任一项所述的多组分反应树脂体系,其特征在于,所述无机填料经过表面处理。
11.根据前述权利要求中任一项所述的多组分反应树脂体系,其特征在于,所述可自由基固化化合物是基于氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯或基于其它烯键式不饱和化合物的化合物。
12.根据前述权利要求中任一项所述的多组分反应树脂体系,其特征在于,所述硬化剂是过氧化物。
13.根据前述权利要求中任一项所述的多组分反应树脂体系,其特征在于,所述硬化剂和水呈水性悬浮液的形式。
14.一种多组分反应树脂体系,其特征在于,所述第一组分和/或第二组分含有至少一种另外的无机或有机添加剂作为另外的添加剂。
15.根据前述权利要求中任一项所述的多组分反应树脂体系,其特征在于,它是双组分体系。
16.根据权利要求15所述的多组分反应树脂体系,其特征在于,所述体系为袋体系、安瓿体系或胶囊体系。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的多组分反应树脂体系与钻孔中的锚固装置一起使用的用途。
18.根据权利要求17所述的用途,其特征在于,所述锚固装置是螺纹成型螺钉,特别是混凝土螺钉。
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