一種抗震環氧浸漬膠及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種抗震環氧浸漬膠及其制備方法。具體而言，所述浸漬膠包括重量份數比為3:1的甲組分和乙組分，所述甲組分包括雙酚A環氧樹脂50.0~75.0份；環氧丙烯酸樹脂5.0~20.0份；氫化雙酚A環氧樹脂10.0~20.0份；稀釋劑3.0~8.0份；增韌劑5.0~15.0份；觸變劑1.0~6.0份；防老劑0.1~0.5份；過氧化物0.5~1.0份；流變助劑0.1~1.0份；所述乙組分包括脂肪胺固化劑20.0~40.0份；脂環胺固化劑40.0~60.0份；促進劑0.5~2.0份；偶聯劑1.0~4.0份；觸變劑1.0~15.0份。所述浸漬膠通過分別制備甲組分和乙組分，再將二者混合而制得，其主要用于抗震設防烈度為7度及7度以上地區建筑加固用粘貼碳纖維復合材的工程，其強度指標符合GB50728-2011《工程結構加固材料安全性鑒定技術規范》中的性能指標，具有優異的抗沖擊剝離能力、抗疲勞能力。
【專利說明】一種抗震環氧浸潰膠及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于建筑材料【技術領域】，具體涉及一種抗震環氧浸漬膠及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國經濟建設的發展壯大，建筑行業在不斷發展，人們對建筑結構的安全性 越來越重視。近些年來，國內外發生了多次極具災難性的地震，許多建筑物和橋梁在地震中 倒塌或遭到嚴重破壞，造成人員大量傷亡，同時給國家帶來巨大的經濟損失。因此，對于建 筑物的抗震等級以及用于抗震的加固材料的要求也都越來越高。
[0003] 目前，工程上常用的鋼筋混凝土抗震結構加固方法主要有混凝土結構加大截面加 固法、外包鋼加固法、預應力加固法、植筋錨固法和噴射混凝土技術，但此類加固法具有增 加構件自重、節點處理難、不易施工等缺點。相反，碳纖維抗震加固由于高強高效、耐腐蝕性 能好、不增加構件的自重及體積、任意裁剪、便于施工等優點，十分適合于混凝土結構的抗 震加固。經過鑒定加固的建筑，在規定的后續使用年限內達到"小震不壞，中震可修，大震不 倒"的要求。
[0004] GB50550-2010《建筑結構加固工程施工質量驗收規范》中規定：對于抗震設防烈 度為7度及7度以上地區建筑加固用的粘鋼和粘貼碳纖維復合材的結構膠粘劑，尚應進行 抗沖擊剝離能力見證取樣復檢。此外，也很少有通過抗疲勞能力檢驗，即在室溫下，以頻 率為5Hz、應力比為5: L 5、最大應力為4. OMPa的疲勞荷載下進行鋼對鋼拉伸抗剪試驗，經 2X IO6次等幅正弦波疲勞荷載作用后，試件不破壞。例如，中國發明專利CN101654606A公 開了一種環氧膠粘劑，主要應用于混凝土結構加固中碳纖維復合材浸漬和粘結，解決了膠 液在生產過程中氣泡問題、使用過程中施工性能，但未見通過抗沖擊剝離能力和抗疲勞能 力檢驗。
[0005] 因此，開發一種能夠通過抗沖擊剝離能力和抗疲勞能力檢驗的浸漬膠，并為各類 建筑物提供抗震加固效果，具有積極的現實意義。
【發明內容】
[0006] 本發明目的是提供一種抗震環氧浸漬膠及其制備方法，專用于混凝土結構的抗震 加固，其抗震的烈度在7度及7度以上。
[0007] 為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種抗震環氧浸漬膠，其包括甲組分 和乙組分，所述甲組分和乙組分按重量計的混合比例為3:1， 所述甲組分按重量計包括： 雙酚A環氧樹脂 50. 0?75. 0份； 環氧丙烯酸樹脂 5. (T20. 0份； 氫化雙酚A環氧樹脂 10. (T20. 0份； 稀釋劑 3. (T8. 0份； 增韌劑 5. 0~15. 0份； 觸變劑 I. (T6. O份； 防老劑 0. f 0. 5份； 過氧化物 0. 5?1. 0份； 流變助劑 0. 1~1. 0份； 所述乙組分按重量計包括： 脂肪胺固化劑 20. 0~40. 0份； 脂環胺固化劑 40. (T60. 0份； 促進劑 0. 5?2. 0份； 偶聯劑 I. (T4. 0份； 觸變劑 I. (T15. 0份。
[0008] 上述技術方案中，所述甲組分中的雙酚A環氧樹脂為E-51型液態環氧樹脂，其在 25°C時的粘度為 8000?12000 mPa.s。
[0009] 上述技術方案中，所述甲組分中的環氧丙烯酸樹脂為ARZ-2000型環氧丙烯酸樹 月旨，其在25°C時的粘度為600(Tl0000 mPa. s。
[0010] 上述技術方案中，所述甲組分中的氫化雙酚A環氧樹脂為氫化雙酚A二縮水甘油 醚，其在25°C時的粘度為2500?4000 mPa. s。
[0011] 上述技術方案中，所述甲組分中的稀釋劑為692型芐基縮水甘油醚和660型丁基 縮水甘油醚中的任意一種或其混合物。
[0012] 上述技術方案中，所述甲組分中的增韌劑為聚硫橡膠和聚醚樹脂中的任意一種或 其混合物，所述聚醚樹脂可以選用聚醚三元醇，所述聚硫橡膠可以選用PS-121聚硫橡膠。
[0013] 上述技術方案中，所述甲組分中的觸變劑為A200型親水性氣相法納米二氧化硅。
[0014] 上述技術方案中，所述甲組分中的防老劑為3, 5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸異辛酯 (TH-1135)。
[0015] 上述技術方案中，所述甲組分中的過氧化物為過氧化苯甲酸叔丁酯和過氧化異丙 基碳酸叔丁酯中的任意一種或其混合物。
[0016] 上述技術方案中，所述甲組分中的流變助劑為多羥基羧酸酰胺，可以選用 BYK-R605和BYK-R606中的任意一種或其混合物。
[0017] 上述技術方案中，所述乙組分中的脂肪胺固化劑為2-甲基戊二胺，其在25°C時的 粘度為1〇〇?200 mPa. s。
[0018] 上述技術方案中，所述乙組分中的脂環胺固化劑為異佛爾酮二胺（IPDA)，其在 25°C時的粘度為100?200 mPa. s。
[0019] 上述技術方案中，所述乙組分中的促進劑為2, 4,6_三（二甲氨基甲基）苯酚 (DMP-30)。
[0020] 上述技術方案中，所述乙組分中的偶聯劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷，可以選用 KH-550和KH-560中的任意一種或其混合物。
[0021] 上述技術方案中，所述乙組分中的觸變劑為氣相法納米二氧化硅，可以選用R202 型疏水性納米二氧化硅和A200型親水性納米二氧化硅中的任意一種或其混合物，所述混 合物可以與甲組分中的觸變劑混合物相同或不同。
[0022] 本發明同時提供了上述抗震環氧浸漬膠的制備方法，其包括如下步驟： 1)甲組分的制備：按上述配比稱取原料，先將雙酚A環氧樹脂、環氧丙烯酸樹脂、氫化 雙酚A環氧樹脂、稀釋劑、增韌劑、觸變劑、防老劑和過氧化物混合并攪拌lh，然后加入流變 助劑，繼續攪拌〇. 25h，用三輥機研磨三遍后，得到甲組分成品； 2)乙組分的制備：按上述配比稱取原料，將脂肪胺固化劑、脂環胺固化劑、促進劑、偶 聯劑和觸變劑混合并攪拌lh，得到乙組分成品； 3)將步驟1)中獲得的甲組分成品和步驟2)中獲得的乙組分成品攪拌均勻，得到抗震 環氧浸漬膠。
[0023] 本發明的設計原理如下：（1)普通的雙酚A環氧樹脂本體和粘接強度多很高，但由 于環氧樹脂中所含分子柔性較小，韌性不佳，脆性較大，使用環氧丙烯酸樹脂可以增加普通 環氧樹脂分子的柔性。環氧樹脂含有不飽和的苯環結構，耐候性不佳，易黃變，使用不帶苯 環結構的氫化雙酚A環氧樹脂，能夠提高樹脂體系的耐候性。特別是環氧丙烯酸樹脂和氫 化雙酚A環氧樹脂的粘度多比普通環氧樹脂粘度小，這降低了環氧樹脂的粘度，增加膠粘 劑與碳纖維布的浸潤性能。（2)脂肪胺類固化劑首先與環氧樹脂反應，反應放熱后，作為促 進劑的脂肪胺固化劑（2-甲基戊二胺）促進過氧化物(過氧化苯甲酸叔丁酯）引發產生自由 基，固化環氧丙烯酸樹脂，使環氧固化體系具有良好的韌性。通過復合改性脂環胺固化劑， 使體系不僅具有較好的強度，而且還有很好的體系可操作時間。（3)過氧化苯甲酸叔丁酯 不是一種中高溫引發劑，所以在室溫下的甲組分體系是穩定的，同時過氧化苯甲酸叔丁酯 是一種低粘度的液體，也降低了環氧樹脂的粘度。（4)脂肪胺固化劑（2-甲基戊二胺）和改 性脂環胺固化劑的粘度多在l〇(T200 mPa. s，可以大大降低環氧固化體系的混合粘度。（5) 加入少量活性稀釋劑，即可使體系的粘度< 600mPa. s，少量活性稀釋劑對體系力學性能影 響有限。（6)通過復配聚硫橡膠和聚醚樹脂，來增韌主體的環氧樹脂，其中的聚硫橡膠會與 環氧樹脂預反應，增加體系韌性，聚醚樹脂使固化物形成具有"海島結構"的環氧樹脂，吸收 沖擊載荷所形成能量，有利于提高體系的抗沖擊剝離能力和抗疲勞能力。（7)選用偶聯劑來 提高粘接強度，偶聯劑是分子兩端含有性質不同的功能性化合物，其一端能與無機物表面 反應，另一端則與有機物分子反應，以化學鍵的形式將兩種性質大不相同的材料牢固地結 合在一起，偶聯劑在兩種不同物質之間起著橋梁作用，從而改善了表面性質，增加了界面的 粘附性，提高了膠粘劑的粘接強度、耐水性能。（8)通過流變助劑多羥基羧酸酰胺與氣相白 碳黑復合使用，同時用三輥機將膠液研磨三遍，生產出的浸漬膠觸變觸變指數> 3.0,不流 掛，快速攪拌后膠體粘度變小，浸潤性好，過一段時間，膠體因為攪拌剪切力的消失，體系粘 度變大，觸變性變好，不流掛，這是氣相白炭黑和多羥基羧酸酰胺與環氧樹脂共同作用的效 果。（9)加入少量防老劑抑制或延緩材料的氧化降解，高分子材料在貯存、加工和使用工程 中，由于光、氧、熱等因素的作用，常常發生氧化降解，引起材料劣化，致使材料失去耐候性 和耐久性，通過加入防老劑提高浸漬膠的老化性能。
[0024] 由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點： 1) 本發明的抗震環氧浸漬膠強度指標符合GB 50728-2011《工程結構加固材料安全性 鑒定技術規范》中混凝土加固用碳纖維復合材浸漬用膠的性能指標，施工性能佳、成本低、 適用性能好； 2) 本發明的抗震環氧浸漬膠是一種免底涂型碳纖維浸漬膠，混合初始粘度< 600mPa. s，觸變指數> 3. 0,可用于與混凝土底涂和碳纖維的面涂； 3) 復合使用環氧丙烯酸樹脂和氫化雙酚A環氧樹脂改善普通環氧樹脂的韌性和耐氣 候性(耐黃變性）； 4) 復配聚硫橡膠和聚醚樹脂來增韌主體的環氧樹脂，其中的聚硫橡膠會與環氧樹脂預 反應以增加體系韌性，使抗震浸漬膠抗沖擊剝離性能符合GB50550-2010《建筑結構加固工 程施工質量驗收規范》的抗震設防要求，抗疲勞性能符合GB50728-2011《工程結構加固材 料安全性鑒定技術規程》的耐疲勞應力作用能力的要求； 5) 復配使用流變助劑多羥基羧酸酰胺與氣相白碳黑，同時用三輥機將浸漬膠研磨三 遍，使抗震浸漬膠具有良好的浸潤性能和施工性能； 6) 加入少量防老劑3, 5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸異辛酯以抑制或延緩材料的氧化降 解，使抗震浸漬膠具有較好的濕熱老化性能。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合實施例對本發明做出進一步描述。
[0026] 實施例一： 一種抗震環氧浸漬膠，其包括甲組分和乙組分，甲組分和乙組分按重量計的混合比例 為3:1，兩種組分各自所包含的成分如下所示：
【權利要求】
1. 一種抗震環氧浸漬膠，其包括甲組分和乙組分，所述甲組分和乙組分按重量計的混 合比例為3:1， 所述甲組分按重量計包括： 雙酚A環氧樹脂 50. (Γ75. 0份； 環氧丙烯酸樹脂 5. (Γ20. 0份； 氫化雙酚A環氧樹脂 10. (Γ20. 0份； 稀釋劑 3. (Γ8. 0份； 增韌劑 5. (Γ15. 0份； 觸變劑 1. (Γ6. 0份； 防老劑 0. f 0. 5份； 過氧化物 0. 5~1. 0份； 流變助劑 0. 1~1. 0份； 所述乙組分按重量計包括： 脂肪胺固化劑 20. (Γ40. 0份； 脂環胺固化劑 40. (Γ60. 0份； 促進劑 0. 5?2. 0份； 偶聯劑 1. (Γ4. 0份； 觸變劑 1. (Γ15. 0份。
2. 根據權利要求1所述的抗震環氧浸漬膠，其特征在于：所述甲組分中的雙酚A環氧 樹脂為E-51型液態環氧樹脂，其在25°C時的粘度為800(Tl2000mPa. s ;環氧丙烯酸樹脂為 ARZ-2000型環氧丙烯酸樹脂，其在25°C時的粘度為600(Tl0000 mPa. s ;氫化雙酚A環氧樹 脂為氫化雙酚A二縮水甘油醚，其在25°C時的粘度為250(T4000 mPa. s ;所述乙組分中的脂 肪胺固化劑為2-甲基戊二胺，其在25°C時的粘度為ΚΚΓ200 mPa. s ;脂環胺固化劑為異佛 爾酮二胺，其在25°C時的粘度為ΚΚΓ200 mPa. s。
3. 根據權利要求1所述的抗震環氧浸漬膠，其特征在于：所述甲組分中的稀釋劑為692 型芐基縮水甘油醚和660型丁基縮水甘油醚中的任意一種或其混合物。
4. 根據權利要求1所述的抗震環氧浸漬膠，其特征在于：所述甲組分中的增韌劑為聚 硫橡膠和聚醚樹脂中的任意一種或其混合物，所述聚醚樹脂為聚醚三元醇，所述聚硫橡膠 為PS-121聚硫橡膠。
5. 根據權利要求1所述的抗震環氧浸漬膠，其特征在于：所述甲組分中的防老劑為 3, 5-二叔丁基-4-羥基苯丙酸異辛酯。
6. 根據權利要求1所述的抗震環氧浸漬膠，其特征在于：所述甲組分中的過氧化物為 過氧化苯甲酸叔丁酯和過氧化異丙基碳酸叔丁酯中的任意一種或其混合物。
7. 根據權利要求1所述的抗震環氧浸漬膠，其特征在于：所述甲組分中的流變助劑為 多羥基羧酸酰胺。
8. 根據權利要求1所述的抗震環氧浸漬膠，其特征在于：所述乙組分中的促進劑為 2, 4, 6-三（二甲氨基甲基）苯酚，偶聯劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
9. 根據權利要求1所述的抗震環氧浸漬膠，其特征在于：所述甲組分及所述乙組分中 的觸變劑為氣相法納米二氧化硅。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的抗震環氧浸漬膠的制備方法，其包括如下步 驟： 1) 甲組分的制備：按上述配比稱取原料，先將雙酚A環氧樹脂、環氧丙烯酸樹脂、氫化 雙酚A環氧樹脂、稀釋劑、增韌劑、觸變劑、防老劑和過氧化物混合并攪拌lh，然后加入流變 助劑，繼續攪拌〇. 25h，用三輥機研磨三遍后，得到甲組分成品； 2) 乙組分的制備：按上述配比稱取原料，將脂肪胺固化劑、脂環胺固化劑、促進劑、偶聯 劑和觸變劑混合并攪拌lh，得到乙組分成品； 3) 將步驟1)中獲得的甲組分成品和步驟2)中獲得的乙組分成品攪拌均勻，得到抗震 環氧浸漬膠。
【文檔編號】C09J11/06GK104293266SQ201410570130
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月23日 優先權日:2014年10月23日
【發明者】陳曉龍, 朱華, 張曉華 申請人:蘇州市姑蘇新型建材有限公司