一种改性乙烯基酯树脂灌浆材料及其制备方法和施工方法技术

本发明专利技术公开了一种改性乙烯基酯树脂灌浆材料及其制备方法和施工方法。该灌浆材料主要由如下组分制成：环氧树脂；丙烯酸类化合物；催化剂；稀释剂；二异氰酸酯；小分子醇；双亲性组分；引发剂；促进剂。该灌浆材料制备方法包括（１）乙烯基酯树脂的制备；（２）改性乙烯基酯树脂灌浆材料主剂的制备；（３）改性乙烯基酯树脂灌浆材料的制备。其施工方法为先用水乳液灌注混凝土裂缝，０．１～３６．０小时后，将改性乙烯基酯树脂灌浆材料搅拌均匀后灌注混凝土裂缝，２～４天后即可。本发明专利技术制备的是一种疏水性的、以自由基引发固化的灌浆材料，该灌浆材料固化时间短且可控，黏度低，渗透性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及土木建筑工程基础固结、防渗和混凝土裂缝补强的灌浆材料，具体的是指一种在常温或低温可在水中快速固化，并对水下混凝土建筑物裂缝进行粘接补强的改性乙烯基酯树脂灌浆材料及其制备方法和施工方法。
技术介绍
许多的地下工程，在长期的使用过程中，混凝土因受各种应力，易导致缺陷，慢慢开裂，使力学性能大幅度降低。南方的雨水丰富，地下水多，地下工程中的整个混凝土基体皆易被水浸润，裂隙中渗水厉害。因此，开发一种既能堵水又能在水下将基体补强，黏度低，毒副作用小，对南方的地下工程进行结构修补的材料与水下实施工艺很有实际意义。目前，在水下进行混凝土基体修复，主要存在以下难题。其一，混凝土表面亲合力强，水被牢固吸附在其上，而浆料一般为疏水性，难以破坏水层而粘接到基体上，达到比较高的粘接强度；其次，在水下灌浆过程中，浆液中主剂浓度低，易被水稀释，导致灌浆材料固化后机械性能差。通用环氧树脂类灌浆材料具有可灌性好，固化后强度高，粘结力强，耐化学稳定性好，是一种常用的堵漏补强灌浆材料。在水下灌浆修复基体过程中，主要先采用丙酮驱水，破坏混凝土表面的水层，再灌入用糠叉丙酮稀释的环氧树脂，采用改性胺类固化剂使灌浆材料固化，同时丙酮可以与灌浆材料中的糠醛反应，使灌浆材料连接到基体上，这样在水下修复过程中可以达到一定的补强基体效果，但丙酮价格贵，且存在较多的安全隐患。最近也有用丙烯酸类化合物将环氧树脂酯化，引入双键，双键可通过自由基反应与含其它含双键稀释单体在水下共聚，生成一种具有类似环氧树脂性能的固结体。但普通的乙烯基酯树脂是憎水性的，在水下粘接过程中，难以穿透吸附在混凝土表面的水层，因而不能使基体整体的结构强度、力学性能得到恢复，达不到补强堵水的目的。为突破混凝土表面的水层，有人研究了采用二异氰酸酯改性乙烯基酯树脂，将环氧树脂开环后产生的羟基反应完，同时接上端NCO(异氰酸根)基团，该基团可以与水反应，突破水界面，达到水下粘接强度在1.5MPa左右，该材料因含有NCO基团易与空气中水反应，难以储藏，且其粘接强度不高，具有一定的应用局限。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种用于修补水下混凝土的新材料改性乙烯基酯树脂灌浆材料。本专利技术是一种疏水性的、以自由基引发固化的灌浆材料，该灌浆材料固化时间短且可控，黏度低，渗透性强。本专利技术的另一目的在于提供上述灌浆材料的制备方法。本专利技术采用乙醇先封端二异氰酸酯，再与乙烯基酯树脂反应，既保留了强极性的氨酯键，又使灌浆材料具有较长的储藏稳定性。本专利技术的再一目的在于提供了上述灌浆材料的施工方法。通过采用本专利技术的施工方法，克服了混凝土水界面层的影响。本专利技术的目的通过下述技术方案实现一种改性乙烯基酯树脂灌浆材料，主要由如下按重量份计的组分制成环氧树脂 100份丙烯酸类化合物38～55份催化剂0.1～0.5份阻聚剂0.1～0.5份稀释剂90～130份二异氰酸酯18～25份小分子醇 4.5～10.0份双亲性组分35～70份引发剂6.0～9.0份促进剂0.5～1.0份。一种改性乙烯基酯树脂灌浆材料的制备方法，包括如下工艺步骤和工艺条件(1)乙烯基酯树脂的制备将100份环氧树脂升温至80～100℃，滴加38～55份丙烯酸类化合物、0.1～0.5份催化剂和0.1～0.5份阻聚剂的混合液，在30～90分钟滴完；然后升温到110～120℃，反应至溶液中酸值基本不变时停止加热；加入10～120份稀释剂，制备得到乙烯基酯树脂。(2)改性乙烯基酯树脂灌浆材料主剂的制备在18～25份二异氰酸酯中加入稀释剂10～120份，室温下滴加4.5～10.0份小分子醇，搅拌10～30分钟，升温到30～65℃，然后加入步骤(1)制备的乙烯基酯树脂中，反应20～40min后，升温至70～85℃，至溶液中的-NCO基团基本没有时，停止反应，再加入35～70份双亲性组分，得到改性乙烯基酯树脂灌浆材料主剂。(3)改性乙烯基酯树脂灌浆材料的制备在步骤(2)中制备的改性乙烯基酯树脂灌浆材料主剂中，加入6.0～9.0份引发剂和0.5～1.0份促进剂，搅拌均匀，即可得到改性乙烯基酯树脂灌浆材料。所述各组分均按重量份计。为了更好地实现本专利技术，步骤(1)中所述的环氧树脂可以为环氧值在0.30～0.57mol/100g之间的液态双酚型环氧树脂，所述的液态双酚型环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型脂肪族缩水甘油醚环氧树脂等。所述的丙烯酸类化合物，为不饱和一元羧酸，可以为丙烯酸或甲基丙烯酸等。所述的催化剂可为季铵盐类如苄基三乙基氯化铵，四丁基溴化铵等。所述的阻聚剂可以为2，6-二叔丁基对苯二酚、2，6-二硝基对甲苯酚、对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚、对羟基苯甲醚或对苯醌等。所述的稀释剂，可以为丙烯酸酯类化合物如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、二缩三聚丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、或1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)，还可以为苯乙烯等。步骤(2)中所述的二异氰酸酯可以为含有两个活性的NCO基团，如2，4-甲苯二异氰酸酯，1，6-己二异氰酸酯或二苯甲烷二异氰酸酯等。所述的小分子醇可以是甲醇、乙醇、正丁醇或异丙醇，也可以是二甲基乙醇胺、二乙基乙醇胺、烯丙醇等。所述的双亲性组分，是亲水又亲油性的含双键的化合物，如丙烯酸-2-羟乙酯，或丙烯酸-2-羟丙酯等。步骤(3)中所述的引发剂是含有弱键且易产生自由基的化合物，如过氧化物中的过氧化二苯甲酰(BPO)，过氧化甲乙酮或过氧化环己酮等。所述的促进剂可以是氯化亚锡和糖精的乙二醇单甲醚溶液或N，N-二甲基苯胺，钴类化合物如环烷酸钴，或异辛酸钴等。本专利技术改性乙烯基酯树脂灌浆材料的施工方法，包括如下步骤先用水乳液灌注混凝土裂缝，0.1～36.0小时后，再将改性乙烯基酯树脂灌浆材料搅拌均匀后灌注混凝土裂缝，2～4天即可。所述水乳液按下述方法制备而成在100份水中加入2.0～10.0份助溶剂，滴加PH调节剂调节PH值至4.5～7.0左右，加入1.0～2.0份偶联剂，0.02～0.10份表面活性剂，搅拌均匀即可。上述各组分均按重量份计。所述助溶剂可以是酮类，如丙酮或环己酮等；也可以是醇类如甲醇，乙醇，正丁醇，异丙醇，环己醇或者糠醇等；也可以是醚类，如乙二醇单乙醚等。所述PH值调节剂主要是一些弱酸如甲酸、醋酸或草酸等，弱碱如氨水等。所述偶联剂可以是KH550(v-氨丙基三乙氧基硅烷)，KH570(v-甲基丙烯酰氧基硅烷)，A151(乙烯基三乙氧基硅烷)或钛酸酯，铝酸酯偶联剂等。所述表面活性剂可以是单一的或是几种混合的，表面活性剂包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂中的一种或一种以上混合物，如阳离子表面活性剂为十二烷基氯化铵，或十二烷基溴化铵；阴离子表面活性剂为十二烷基磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠，或仲烷基磺酸钠；非离子表面活性剂如山梨糖醇酐三油酸酯(Span-85)，山梨糖醇酐单油酸酯(Span-80)，聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯(吐温-80)，聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯(吐温-60)，油酸三乙醇胺，聚氧乙烯壬基苯酚醚-9，或磷酸酯乳化剂等等。本专利技术步骤(1)中反应所合成的乙烯基酯树脂，通过测定反应产物的酸值，确本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性乙烯基酯树脂灌浆材料，其特征在于主要由如下按重量份计的组分制成：环氧树脂１００份丙烯酸类化合物３８～５５份催化剂０．１～０．５份阻聚剂０．１～０．５份稀释剂９０～１３０份　 　二异氰酸酯１８～２５份小分子醇４．５～１０．０份双亲性组分３５～７０份引发剂６．０～９．０份促进剂０．５～１．０份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宾斌，张亚峰，邝健政，徐宇亮，
申请(专利权)人：中国科学院广州化学研究所，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]