CN114736586A - 一种高寒地区水工防护环氧胶泥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高寒地区水工防护环氧胶泥。它由A、B双组分组成，其中A组分包括以下重量份数的原料：环氧树脂50～60份、功能性填料25～35份、抗老化剂1～3份、稀释剂6～10份、分散剂2～5份；B组分包括以下重量份数的原料：改性脂肪族胺40～50份、功能性填料45～55份、稀释剂3～8份；所述环氧树脂为纳米钼酸盐复合改性环氧树脂。本发明具有在高寒地区具有良好的抗冻、防渗与耐紫外老化性能，同时兼具良好的力学性能与施工适应性，有助于提高施工效率、降低施工成本，提高水工建筑物服役寿命的优点。本发明还公开了所述的高寒地区水工防护环氧胶泥的制备方法。

Description

一种高寒地区水工防护环氧胶泥及其制备方法

技术领域

本发明涉及水工混凝土表面防护领域，具体是指高寒地区水工防护环氧胶泥，更具体地说它是一种在高寒地区环境条件下，在水工建筑物表面涂覆使用的混凝土防冻耐紫外老化材料。本发明还涉及所述的高寒地区水工防护环氧胶泥的制备方法。

背景技术

我国高海拔寒冷地区干湿、冻融交替气候特征突出，且紫外线辐射强、低温期长、蒸发量大等特点，水工建筑物长期暴露在这种特征气候环境下，更易产生裂缝、渗漏破坏，以及由表及里逐渐发展的冻融破坏、溶蚀、碳化、钢筋锈蚀、冲刷破坏等劣化问题，严重影响工程的安全运行和服役寿命。在水工建筑物混凝土表面进行防护处理，有利于水利水电工程高效使用与安全运行。

目前，对混凝土进行表面涂层材料防护是有效技术措施之一，环氧树脂具有常温固化、抗压和抗拉强度高、对混凝土附着力强、耐化学介质等特点，是一种良好的补强固结用防水材料。环氧树脂基材料具有较好的光泽度、防渗、耐冲磨、耐腐蚀等性能，常用做水工建筑物混凝土的抗冲蚀、缺陷修补、防渗以及金属结构防腐等。环氧树脂在我国水工应用比较广泛的是环氧胶泥、环氧树脂砂浆、环氧树脂灌浆材料和环氧混凝土等，从环氧胶泥近年来的应用情况来看，其在断裂韧性、抗裂性、粘接强度等方面的性能已得到很大的改善，但在耐候性方面仍需要进一步提升。特别在高寒地区，环氧胶泥容易发生分层剥离、裂纹、鼓泡等劣化失效现象，施工效率和服役寿命受到严重制约。

因此，开发一种在高寒地区服役环境下耐候性好的混凝土防护材料很有必要。

发明内容

本发明的第一目的是为了提供一种高寒地区水工防护环氧胶泥，为一种经济实用、施工简便的防护材料体系，在高寒地区具有良好的抗冻、防渗与耐紫外老化性能，同时兼具良好的力学性能与施工适应性，有助于提高施工效率、降低施工成本，提高水工建筑物服役寿命；克服了现有混凝土防护材料在高寒地区服役环境下耐候性不足的问题。

本发明的第二目的是为了提供所述的高寒地区水工防护环氧胶泥的制备方法。

为了实现上述本发明的第一目的，本发明的技术方案为：一种高寒地区水工防护环氧胶泥，其特征在于：由A、B双组分组成，其中A组分包括以下重量份数的原料：环氧树脂50～60份、功能性填料25～35份、抗老化剂1～3份、稀释剂6～10份、分散剂2～5份；B组分包括以下重量份数的原料：改性脂肪族胺40～50份、功能性填料45～55份、稀释剂3～8份；

所述环氧树脂为纳米钼酸盐复合改性环氧树脂。

在上述技术方案中，所述环氧树脂为纳米钼酸盐复合改性环氧树脂；所述纳米钼酸盐复合改性环氧树脂制备方法是：先将纳米ZnMoO₄和纳米CuMoO₄按照重量比1:1比例混合；然后加入乙二醇中，按150r/min转速磁力搅拌30min，用超声波分散90～120min形成悬浊液；将悬浊液加入双酚A型环氧树脂E51中，在60℃下高速搅拌1～2h，室温陈化4～8h后，得到纳米钼酸盐改性环氧树脂，其中钼酸盐掺量为环氧树脂重量的0.1～1.0％。

在上述技术方案中，所述功能性填料选自磷渣、硅藻土、莫来石、矿渣、炉渣、粉煤灰中的一种或多种。功能性填料组分多采用工业废渣如磷渣、矿渣、炉渣、粉煤灰进行资源化利用。

在上述技术方案中，所述功能性填料制备方法为：选择磷渣、硅藻土、莫来石、矿渣、炉渣、粉煤灰中的一种或多种，混合均匀后加入卧式球磨机中，再加入粉料重量的0.3％废糖蜜、0.5％NaOH和1.5％尿素，按30r/min转速粉磨20～50min，得到尺寸300～500目的功能性填料。

在上述技术方案中，所述抗老化剂选择无机纳米材料纳米MoO3和纳米MoS2、以及有机紫外吸收剂UV-351和UV-326进行复配；

所述稀释剂选自乙二醇；

所述分散剂选自聚丙二醇；

改性脂肪族胺选用酚醛改性三乙烯四胺。

在上述技术方案中，A组分包括以下重量份数的原料：纳米钼酸盐改性环氧树脂59份，磷渣15份、硅藻土5份、莫来石5份、矿渣5份，纳米MoO₃0.4份、MoS₂1份、UV3510.6份，乙二醇7份、聚丙二醇2份；

B组分包括以下重量份数的原料：酚醛改性三乙烯四胺47份，磷渣24份、硅藻土8份、莫来石8份、炉渣8份，乙二醇5份。

为了实现上述本发明的第二目的，本发明的技术方案为：所述的高寒地区水工防护环氧胶泥的制备方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：

步骤1：制备A组分：确定A组分原料组成及用量，在60℃环境下、机械转速1500～2000r/min、搅拌30～60min，室温陈化4～8h后，装铁桶密封；

步骤2：制备B组分：确定B组分原料组成及用量，在常温环境下、机械转速1200～1500r/min、搅拌20～40min，室温陈化2～4h后，装铁桶密封；

步骤3：将A、B组分按重量比10:3～10:5、在0℃～35℃环境下、机械搅拌2～4min、转速800～1200r/min，拌匀后进行涂刮施工。

本发明的有益效果是：

(1)利用纳米ZnMoO₄/CuMoO₄复合改性环氧树脂，有利于提高环氧树脂的柔韧性与热稳定性，同时有利于提高环氧胶泥与混凝土之间的粘接强度；

(2)引入多种功能性填料，有利于提高环氧胶泥的密实度、润滑性和施工适应性，并进一步提高环氧胶泥的热稳定性；

(3)将磷渣、粉煤灰、炉渣等改性后作为功能性填料，可以资源化利用工业废渣，又能够降低环氧胶泥成本；

(4)采用无机紫外屏蔽剂纳米MoO₃、MoS₂和有机紫外吸收剂UV351、UV326复合，有利于提高环氧砂浆的耐紫外老化性能；

(5)本发明增强了环氧胶泥的抗冻、耐紫外老化等耐候性，在高寒地区施工适应性好；本发明可以作为高寒地区混凝土表面抗冻防渗防护。

具体实施方式

下面详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。

本发明是一种经济实用的水工防护环氧胶泥，具有在高寒地区的耐紫外老化与抗冻性能，同时兼具较好的的力学性能与施工适应性，对水工建筑物的高效安全运行具有重要作用。本发明的耐候性主要通过纳米粒子改性环氧树脂以增强材料韧性和强度，同时通过功能性填料提高材料结构密实度和抗渗性；通过抗老化剂增强材料抗冻耐紫外等耐候性。

实施例1：

将55份纳米钼酸盐改性环氧树脂，35份功能性填料(包括磷渣16份、硅藻土11份、炉渣4份、粉煤灰4份)，1份抗老化剂(包括0.4份纳米MoO₃、0.6份UV351)，6份乙二醇、3份聚丙二醇，在60℃环境下、机械转速1800r/min、搅拌40min，得到A组份；

将45份酚醛改性三乙烯四胺、49份功能性填料(包括磷渣28份、硅藻土14份、粉煤灰7份)，6份乙二醇，在常温环境下、机械转速1300r/min、搅拌30min，得到B组份。

在使用时，将A、B组份按重量比10:5混合，在5℃环境下、机械搅拌4min、转速1000r/min，均匀涂刮于混凝土基面。

实施例2：

将59份纳米钼酸盐改性环氧树脂，30份功能性填料(包括磷渣15份、硅藻土5份、莫来石5份、矿渣5份)，2份抗老化剂(包括0.4份纳米MoO₃、1份MoS₂、0.6份UV351)，7份乙二醇、2份聚丙二醇，在60℃环境下、机械转速1500r/min、搅拌25min，得到A组份；

将47份酚醛改性三乙烯四胺、48份功能性填料(包括磷渣24份、硅藻土8份、莫来石8份、炉渣8份)，5份乙二醇，在常温环境下、机械转速1200r/min、搅拌25min，得到B组份。

在使用时，将A、B组份按重量比10:4混合，在3℃环境下、机械搅拌3min、转速1000r/min，均匀涂刮于混凝土基面。

实施例3：

将58份纳米钼酸盐改性环氧树脂，32份功能性填料(包括磷渣12份、硅藻土5份、莫来石5份、炉渣5份、粉煤灰5份)，2份抗老化剂(包括0.6份纳米MoO₃、0.8份MoS₂、0.6份UV326)，6份乙二醇、2份聚丙二醇，在60℃环境下、机械转速2000r/min、搅拌40min，得到A组份；

将50份酚醛改性三乙烯四胺、45份功能性填料(包括磷渣17份、硅藻土7份、莫来石7份、炉渣7份、粉煤灰7份)，5份聚乙二醇，在常温环境下、机械转速1500r/min、搅拌40min，得到B组份。

在使用时，将A、B组份按重量比10:3混合，在8℃环境下、机械搅拌2.5min、转速1000r/min，均匀涂刮于混凝土基面。

将上述实施例1～3制备的环氧胶泥进行性能测试，测试结果如表1所示。

表1实施例1～3制备的环氧胶泥性能测试结果

由表1可知，本实施例1-3制备的环氧胶泥的适用期、力学性能均满足标准JC/T1041-2007《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》的要求，抗冻等级满足JG/T 335-2011《混凝土结构防护用成膜型涂料》的要求。与现有环氧胶泥相比，本发明实施例1-3制备的环氧胶泥适用期得到延长，力学性能和抗冻等级均显著增强；且人工气候老化2000h后粉化、变色、开裂等级得到提升，均为轻微(2级)或很轻微(1级)。通过表1可知：实例2为本发明的优选。

本发明能够满足高寒地区抗冻等级F250～F300混凝土的修复与防护需求。

其它未说明的部分均属于现有技术。

Claims (7)

1.一种高寒地区水工防护环氧胶泥，其特征在于：由A、B双组分组成，其中A组分包括以下重量份数的原料：环氧树脂50～60份、功能性填料25～35份、抗老化剂1～3份、稀释剂6～10份、分散剂2～5份；B组分包括以下重量份数的原料：改性脂肪族胺40～50份、功能性填料45～55份、稀释剂3～8份；

所述环氧树脂为纳米钼酸盐复合改性环氧树脂。

2.根据权利要求1所述的高寒地区水工防护环氧胶泥，其特征在于：所述环氧树脂为纳米钼酸盐复合改性环氧树脂；所述纳米钼酸盐复合改性环氧树脂制备方法是：先将纳米ZnMoO₄和纳米CuMoO₄按照重量比1:1比例混合；然后加入乙二醇中，按150r/min转速磁力搅拌30min，用超声波分散90～120min形成悬浊液；将悬浊液加入双酚A型环氧树脂E51中，在60℃下高速搅拌1～2h，室温陈化4～8h后，得到纳米钼酸盐改性环氧树脂，其中钼酸盐掺量为环氧树脂重量的0.1～1.0％。

3.根据权利要求1或2所述的高寒地区水工防护环氧胶泥，其特征在于：所述功能性填料选自磷渣、硅藻土、莫来石、矿渣、炉渣、粉煤灰中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的高寒地区水工防护环氧胶泥，其特征在于：所述功能性填料制备方法为：选择磷渣、硅藻土、莫来石、矿渣、炉渣、粉煤灰中的一种或多种，混合均匀后加入卧式球磨机中，再加入粉料重量的0.3％废糖蜜、0.5％NaOH和1.5％尿素，按30r/min转速粉磨20～50min，得到尺寸300～500目的功能性填料。

5.根据权利要求4所述的高寒地区水工防护环氧胶泥，其特征在于：所述抗老化剂选自纳米MoO₃、纳米MoS₂、UV-351和UV-326中的一种或多种；

所述稀释剂选自乙二醇；

所述分散剂选自聚丙二醇；

改性脂肪族胺选用酚醛改性三乙烯四胺。

6.根据权利要求5所述的高寒地区水工防护环氧胶泥，其特征在于：A组分包括以下重量份数的原料：纳米钼酸盐改性环氧树脂59份，磷渣15份、硅藻土5份、莫来石5份、矿渣5份，纳米MoO₃0.4份、MoS₂1份、UV3510.6份，乙二醇7份、聚丙二醇2份；

B组分包括以下重量份数的原料：酚醛改性三乙烯四胺47份，磷渣24份、硅藻土8份、莫来石8份、炉渣8份，乙二醇5份。

7.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的高寒地区水工防护环氧胶泥的制备方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：

步骤1：制备A组分：确定A组分原料组成及用量，在60℃环境下、机械转速1500～2000r/min、搅拌30～60min，室温陈化4～8h后，装铁桶密封；

步骤2：制备B组分：确定B组分原料组成及用量，在常温环境下、机械转速1200～1500r/min、搅拌20～40min，室温陈化2～4h后，装铁桶密封；

步骤3：将A、B组分按重量比10:3～10:5、在0℃～35℃环境下、机械搅拌2～4min、转速800～1200r/min，拌匀后进行涂刮施工。