一种自渗型混凝土裂缝修补胶及其制备方法.pdf

本发明公开了一种自渗型混凝土裂缝修补胶及其制备方法，特征是按各成分在各自组分中所占质量比将10～50％的乙烯基聚氨酯和10～60％的乙烯基单体、10～60％的不饱和环氧树脂、0.1～10％的促进剂和0.01～1％的阻聚剂混合搅拌均匀后出料，即得主组分A；将60～90％的增塑剂和1～35％的硅烷偶联剂和1～5％的引发剂混合搅拌均匀后出料，即得副组分B；使用前将主组分A和副组分B分别包装，使用时根据需要按配比将主组分A与副组分B混合在一起。本发明集聚氨酯、环氧树脂及丙烯酸酯的优势于一身，具有低粘度、自渗性、快固化、高强度、高耐久且操作简便的特点，可应用于公路、大坝或机场的裂缝修补工程。

1.  一种自渗型混凝土裂缝修补胶，其特征在于使用前分为主组分A和副组分B两种分开的配方，其中的组成成分及在各自组分中所占的质量比如下：
主组分A：乙烯基聚氨酯      10～50％
         乙烯基单体        10～60％
         不饱和环氧树脂    10～60％
         促进剂            0.1～10％
         阻聚剂            0.01～1％
         副组分B：增塑剂   60～90％
         硅烷偶联剂        1～35％
         引发剂            1～5％。

2.  权利要求1所述自渗型混凝土裂缝修补胶的制备方法，其特征在于按各组成成分在各自组分中所占的质量比将10～50％的乙烯基聚氨酯、10～60％的乙烯基单体、10～60％的不饱和环氧树脂、0.1～10％的促进剂和0.01～1％的阻聚剂混合搅拌均匀后出料包装，即得主组分A；将10～90％的增塑剂、1～10％的硅烷偶联剂和1～5％的引发剂混合搅拌均匀后出料，即得副组分B；使用前将主组分A和副组分B分别包装，使用时再将主组分A与副组分B混合在一起，主组分A与副组分B的配合质量比为50∶1～10。

3.  如权利要求1或2所述自渗型混凝土裂缝修补胶或其制备方法，特征在于所述乙烯基单体包括丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、烷基中碳原子数不超过20的丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、苯乙烯、α-烷基苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、乙烯甲酯、乙烯乙酯、乙烯丙酯、乙烯丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯和/或丙烯酸-β-羟丙酯。

4.  如权利要求1或2所述自渗型混凝土裂缝修补胶或其制备方法，特征在于所述不饱和环氧树脂包括不饱和的双酚A型环氧树脂、E型环氧树脂、糠酮环氧树脂或聚丁二烯环氧树脂。

5.  如权利要求1或2所述自渗型混凝土裂缝修补胶或其制备方法，特征在于所述促进剂包括六亚甲基四胺、N，N-二甲基苯胺N，N-二甲基苯胺、二甲胺或二苄胺。

6.  如权利要求1或2所述自渗型混凝土裂缝修补胶或其制备方法，特征在于所述阻聚剂包括对苯二酚、间甲酚、对甲酚或对羟基苯甲醚。

7.  如权利要求1或2所述自渗型混凝土裂缝修补胶或其制备方法，特征在于所述增塑剂包括邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。

8.  如权利要求1或2所述自渗型混凝土裂缝修补胶或其制备方法，特征在于所述引发剂包括过氧化苯甲酰、过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、过氧化氢、过氧化氢叔丁酯、甲醛、抗坏血酸、甲醛次硫酸钠、偏亚硫酸钠或硫酸亚铁铵。

一种自渗型混凝土裂缝修补胶及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及用于道路、大坝或机场的自渗型混凝土裂缝修补胶及其制备方法。
背景技术
混凝土是工程建筑中最广泛使用的建筑材料之一。在实际工程中，由于建筑物所处环境条件的影响、设计不当、施工质量等原因，混凝土产生裂缝等病害是较为常见的。
现有技术中，中国专利CN86104918A提到的一种环氧树脂浆液，最突出的优点在于浆液的粘度较小，但其固化时间较长，通常需要数小时至几天；而修补工程一般都希望较短的初凝时间，以缩短工期，提高效率。
丙烯酸类修补材料具有低粘度快固化的特点，但存在体积收缩大、热粘冷脆的缺点。中国专利CN1198460报道的一种快速固化的丙烯酸类结构黏合剂，是一种基于乙烯基聚氨酯和丙烯酸类的双组分结构粘合剂，具有固化时间快，粘结强度高的优点，但由于其配方中需要加入过渡金属的螯合剂，还需用取代的二氢吡啶做活性稀释剂，比较繁琐。
聚氨酯树脂类灌浆材料是一种较好的补缝材料，此类材料胶结性好，弹性好，耐低温，耐疲劳，但通常粘度都很大，不适合修补细缝。中国专利CN1247882A报道的一种双组分聚氨酯建筑密封膏及生产工艺，其双组分聚氨酯以NCO封端，粘度达到200cps以上，但大粘度不适合修补细缝。
中国专利CN1376756报道的一种道路裂缝密封胶，有很好的粘接性和弹性，可用于裂缝修补；但其粘度较大，且用甲苯做溶剂，不够环保。
中国专利CN101081933报道的一种绿色环保型聚合物乳液无机粉体与纳米材料复合改性乳化沥青裂缝修补料，但由于其是水乳型，水挥发速度慢，修补胶水固化慢，不适合在快速修补场合使用。
发明内容
本发明的目的在于提出一种自渗型混凝土裂缝修补胶及其制备方法，达到兼具聚氨酯、丙烯酸酯和环氧树脂的优点，具有低粘度、自渗性、快固化、高强度、高耐久且操作简便的特点，可应用于道路、大坝或机场的裂缝修补工程，解决裂缝难题。
本发明的自渗型混凝土裂缝修补胶，其特征在于使用前分为主组分A和副组分B两种分开的配方，其中的组成成分及在各自组分中所占的质量比如下：
主组分A：乙烯基聚氨酯        10～50％
         乙烯基单体          10～60％
         不饱和环氧树脂      10～60％
         促进剂              0.1～10％
         阻聚剂              0.01～1％
         副组分B：增塑剂     60～90％
         硅烷偶联剂          1～35％
         引发剂              1～5％。
本发明的上述自渗型混凝土裂缝修补胶的制备方法，其特征在于按各组成成分在各自组分中所占的质量比将10～50％的乙烯基聚氨酯、10～60％的乙烯基单体、10～60％的不饱和环氧树脂、0.1～10％的促进剂和0.01～1％的阻聚剂混合搅拌均匀后出料包装，即得主组分A；将10～90％的增塑剂、1～10％的硅烷偶联剂和1～5％的引发剂混合搅拌均匀后出料，即得副组分B；使用前将主组分A和副组分B分别包装，使用时再将主组分A与副组分B混合在一起，主组分A与副组分B的配合质量比为50∶1～10。
所述乙烯基单体包括丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、烷基中碳原子数不超过20的丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、苯乙烯、α-烷基苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、乙烯甲酯、乙烯乙酯、乙烯丙酯、乙烯丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯和/或丙烯酸-β-羟丙酯。
所述不饱和环氧树脂包括不饱和的双酚A型环氧树脂、E型环氧树脂、糠酮环氧树脂或聚丁二烯环氧树脂。
所述促进剂包括六亚甲基四胺、N，N-二甲基苯胺N，N-二甲基苯胺、二甲胺或二苄胺。
所述阻聚剂包括对苯二酚、间甲酚、对甲酚或对羟基苯甲醚。
所述增塑剂包括邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。
所述引发剂包括过氧化苯甲酰、过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、过氧化氢、过氧化氢叔丁酯、甲醛、抗坏血酸、甲醛次硫酸钠、偏亚硫酸钠或硫酸亚铁铵。
本发明的裂缝修补胶最突出的优点在于体系的粘度较小，通过调整主组分A与副组分B的配合比例，可以调节其在几分钟到几十分钟内固化；对于浅层裂缝处理，不需压力灌浆，直接将混合后的树脂倒在缝面上，就能自己往细微的混凝土裂缝中渗透，故成为自渗型裂缝修补胶。现有的许多修复工艺和产品要么效果并不理想，要么制备或使用较复杂，要么价格昂贵，要么不能适应各种变化着的不同的施工情况。与中国专利CN86104918A所提出的弹性环氧化学灌浆材料浆液相比较，其粘度较小，是逐步聚合固化，固化时间常，不利于加快工期；而本发明是通过自由基聚合使不饱和环氧树脂、丙烯酸酯和不饱和聚氨酯完成固化反应，由于自由基聚合具有快反应和快终止的特点，固化时间只需要几分钟至几十分钟，解决了固化时间长的问题。与中国专利CN1198460所提出的快速固化的丙烯酸类结构黏合剂相比较，虽然其具有丙烯酸酯类树脂固化时间快的优点，但由于其配方中需要加入过渡金属的螯合剂，还需用取代的二氢吡啶做活性稀释剂，比较繁琐；本发明的裂缝修补胶不需要使用过渡金属的螯合剂和二氢吡啶做活性稀释剂，只用乙烯基单体做稀释剂，简化了原料，制备方法简单。与中国专利CN1247882A所提出的双组分聚氨酯建筑密封膏相比较，虽然其具有聚氨酯类胶结性好，弹性好，耐低温，耐疲劳的优点，但粘度大到200cps以上，不适合细缝施工，而本发明的裂缝修补胶胶液采用乙烯基单体对乙烯基聚氨酯做稀释，使用时粘度只有10～50cps，解决了粘度大的问题，适合细小缝的修补。与中国专利CN1376756报道的道路裂缝密封胶相比较，由于其使用甲苯做溶剂，不够环保；而本发明不用甲苯，也不用苯、二甲苯做有机溶剂，而是采用乙烯基单体做稀释，乙烯基单体固化后成高聚物，不挥发，解决了胶液不够环保的问题。与中国专利CN101081933报道的绿色环保型聚合物乳液无机粉体与纳米材料复合改性乳化沥青裂缝修补料相比较，由于其是通过水的挥发完成胶液固化反应，水挥发慢，因此胶液固化慢，需要24小时以上，不适合快速修补场合；而本发明的裂缝修补胶是通过自由基聚合反应完成固化反应，固化时间只需几分钟到几十分钟。综上所述，本发明的裂缝修补胶将聚氨酯、丙烯酸酯以及环氧树脂三大树脂的优势性能互补，集优势于一身，特别适合需要达到快速修补目的场合，且不使用有机溶剂，是一种环保型的裂缝修补胶。
具体实施方式：
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1：
在制备主组分A前，先制备乙烯基聚氨酯，具体制备方法如下：
称取真空脱水后的N-210聚氧化丙烯二醇58克和二苯基甲烷二异氰酸酯50克，加入三口烧瓶中，控制温度在60℃在机械搅拌下反应2小时，再加入甲基丙烯酸羟丙酯34克，升温到90℃反应2小时后，降温至25℃，出料，即得乙烯基聚氨酯。
在2000ml三口烧瓶中，依次加入乙烯基聚氨酯100克、甲基丙烯酸羟丙酯500克、不饱和环氧树脂500克、二甲基苄胺2.2克和对苯二酚0.5克，搅拌均匀，即得主组分A。
将邻苯二甲酸二甲酯49克、过氧化苯甲酰36克和硅烷偶联剂2克混合，搅拌均匀，即得到副组分B。
产品性能的测试方法：
拉伸强度：按GB/T2568-1995，用XLM-智能电子拉力实验机(济南兰光)测试，拉伸速度为200mm/min；
粘度：用NDJ-T9型旋转粘度计(同济大学机电厂)测试混合胶液的粘度；
硬度：采用邵氏D硬度计测试。
使用效果：
1、使用时按质量比主组分A∶副组分B＝50∶1配置浆液，充分混合后注入裂缝中，5分钟胶液开始固化，20分钟后胶液固化完全，裂缝修补完毕。按上述测试方法测得该例配比产品的性能为：固化时间20分钟，应用时粘度30cps，22℃邵D硬度75，抗压强度30MPa。
2、使用时按质量比主组分A∶副组分B＝50∶10配置浆液，充分混合后注入裂缝中，3分钟胶液开始固化，10分钟后胶液固化完全，裂缝修补完毕。按上述测试方法测得该例配比产品的性能为：固化时间10分钟，应用时粘度32cps，22℃邵D硬度76，拉伸强度32MPa。
实施例2：
在2000ml三口烧瓶中，依次加入乙烯基聚氨酯300克、甲基丙烯酸丁酯600克、不饱和环氧树脂100克、二甲基苄胺2.2克和对苯二酚0.5克，搅拌均匀，即得主组分A。
将邻苯二甲酸二丁酯49克、过氧化苯甲酰36克和硅烷偶联剂30克混合，搅拌均匀，即得到副组分B。
产品性能的测试方法同实施例1。
使用时按质量比主组分A∶副组分B＝50∶10配置浆液，充分混合后注入裂缝中，3分钟胶液开始固化，10分钟后胶液固化完全，裂缝修补完毕。测得本实施例配比产品的性能为：固化时间10分钟，应用时粘度30cps，22℃邵D硬度65，抗压强度28MPa。
实施例3：
在2000ml三口烧瓶中，依次加入乙烯基聚氨酯100克、甲基丙烯酸甲酯200克、丙烯酸丁酯100克、不饱和环氧树脂600克、二甲基苄胺10克和对苯二酚1克，搅拌均匀，即得主组分A。
将邻苯二甲酸二甲酯90克、偶氮二异丁腈5克和KH550硅烷偶联剂5克混合，搅拌均匀，即得到副组分B。
测试方法同实施例1。
使用时按质量比主组分A∶副组分B＝50∶5配置浆液，充分混合后注入裂缝中，4分钟胶液开始固化，15分钟后胶液固化完全，裂缝修补完毕。测得本实施例配比产品的性能为：固化时间15分钟，应用时粘度50cps，22℃邵D硬度55，抗压强度38MPa。
实施例4：
在2000ml三口烧瓶中，依次加入乙烯基聚氨酯500克、甲基丙烯酸甲酯300克、丙烯酸丁酯100克、不饱和环氧树脂100克、二甲基苄胺0.5克和对苯二酚0.01克，搅拌均匀，即得主组分A。
将邻苯二甲酸二辛酯90克、过氧化苯甲酰5克和KH550硅烷偶联剂5克混合，搅拌均匀，即得到副组分B。
测试方法同实施例1。
使用时按质量比主组分A∶副组分B＝50∶5配置浆液，充分混合后注入裂缝中，5分钟胶液开始固化，30分钟后胶液固化完全，裂缝修补完毕。测得本实施例配比产品的性能为：固化时间30分钟，应用时粘度48cps，22℃邵D硬度50，抗压强度33MPa。
实施例5：
在2000ml三口烧瓶中，依次加入乙烯基聚氨酯100克、甲基丙烯酸羟丙酯100克、甲基丙烯酸甲酯500克、丙烯酸丁酯100克、苯乙烯100、不饱和环氧树脂100克、二甲基苄胺10克和对苯二酚1克，搅拌均匀，即得主组分A。
将邻苯二甲酸二甲酯60克、过氧化苯甲酰35克和KH550硅烷偶联剂5克混合，搅拌均匀，即得到副组分B。
测试方法同实施例1。
使用时按质量比主组分A∶副组分B＝50∶1配置浆液，充分混合后注入裂缝中，4分钟胶液开始固化，20分钟后胶液固化完全，裂缝修补完毕。测得本实施例配比产品的性能为：固化时间20分钟，应用时粘度20cps，22℃邵D硬度75，抗压强度39MPa。
比较分析：
上述实施例中，若其他条件不变，乙烯基聚氨酯用量由10％改到50％，乙烯基单体用量从10％改为60％、不饱和环氧树脂用量由10％改为60％、促进剂质量由0.1％改为10％、阻聚剂用量由0.01％改为1％、增塑剂质量比由60％改为90％、硅烷偶联剂用量由1％改为35％的、引发剂质量由1％改为5％，均能得到性能满意的产品。
上述实施例中，若其他条件不变，用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯代替甲基丙烯酸羟丙酯，或者它们之间组合使用，均能得到性能满意的产品，这是因为这些单体中都含有双键，都可以参与自由基聚合形成高聚物，从而得到产品，其他含有双键的乙烯基单体，都可以做为本发明的原料，并能得到性能满意的产品。
本发明中使用的引发剂，是自由基聚合中常用的引发剂，都类似于过氧化苯甲酰，可以提供自由基，完成自由基聚合反应。
通过上面的实施例可以看到，本发明通过合成聚氨酯预聚体，再与环氧树脂、丙烯酸酯反应，所制备出的系列混凝土裂缝修补胶，具有低粘度，固化速度快，固化后材料强度高，硬度大，且具有较好的韧性，是一种很好的环保型的裂缝修补材料。