專利名稱：一種碳纖維加固用環(huán)氧膠粘劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工新材料或高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種室溫固化環(huán)氧膠粘劑，特別適用混凝土結(jié)構(gòu)加固中的碳纖維復(fù)合材浸潰/粘結(jié)用環(huán)氧膠粘劑。
背景技術(shù)：
碳纖維復(fù)合材具有質(zhì)量輕、強度高、易裁剪及更適用于不規(guī)則混凝土表面(如弧形)等特點，因此被廣泛應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域。環(huán)氧膠粘劑是碳纖維加固混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵材料，其與混凝土及碳纖維具有良好的浸潤性，膠體強度高、粘結(jié)性能強。未改性的環(huán)氧樹脂固化后本身呈脆 性，采用液體橡膠、核殼結(jié)構(gòu)聚合物、熱塑性工程塑料是增加環(huán)氧樹脂韌性的常規(guī)方法(環(huán)氧樹脂生產(chǎn)與應(yīng)用.孫曼靈.機械工業(yè)出版社.2002:379-390)，但上述改性材料制備過程極其復(fù)雜，很難在建筑業(yè)大規(guī)模應(yīng)用。此外，目前市場上的室溫固化雙組分環(huán)氧膠粘劑在夏季高溫環(huán)境下適用期偏短，容易發(fā)生暴聚，不利于單次大量配膠施工。專利CN101654606A報道了一種具有良好觸變性的碳纖維復(fù)合材浸潰/粘結(jié)用環(huán)氧膠粘劑。該配方體系中并沒有選用增韌劑，而且常規(guī)酚醛胺固化劑主要用于低溫潮濕環(huán)境，夏季高溫下與環(huán)氧樹脂反應(yīng)速率較快。該膠粘劑存在適用期短、脆性大、韌性差等缺點。專利CN101475788A采用聚氨酯預(yù)聚物改性環(huán)氧樹脂增加膠體的韌性，但并沒有在適用期方面采取有效改善措施，夏季高溫環(huán)境下操作時間偏短，大面積施工需少量重復(fù)配料，工作效率不高。專利CN101265400A提供了一種室溫可控固化的建筑膠粘劑。該配方中加有橡膠類增韌劑改善膠體脆性，通過改變促進劑量來調(diào)整適用期，該方法過于單一，且配膠時對稱量精準度要求較高，操作比較困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種夏季施工操作時間較長，適用期較長、具有優(yōu)異韌性的碳纖維加固用環(huán)氧膠粘劑，并提供其制備方法。本發(fā)明所述的碳纖維加固用環(huán)氧膠粘劑，由A、B兩組分組成，組分A與組分B的質(zhì)量比為3 4 :1。所述組分A包括如下組分雙酚A型環(huán)氧樹脂100份、聚氨酯預(yù)聚物1(Γ20份、活性稀釋劑2 10份、無機空心微球2 10份和硅烷偶聯(lián)劑I飛份；組分B包括如下組分改性聚酰胺100份、聚醚胺5(Γ90份，上述份數(shù)均為重量份。本發(fā)明所述的雙酚A型環(huán)氧樹脂為Ε51與Ε44中的一種或二者任意配比的混合物。本發(fā)明所述的聚氨酯預(yù)聚物是由分子量為50(Γ2000的聚丙二醇與異氰酸酯(TDI)反應(yīng)制得，聚丙二醇的分子量直接決定交聯(lián)點間的長短，影響膠體韌性。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員普遍熟悉聚氨酯預(yù)聚物的制備方法，通常是將聚丙二醇置于反應(yīng)釜中，通蒸汽加熱到10(Tll0°C，抽真空脫水3 4h，待溫度降低至5(T60°C，將TDI加入到反應(yīng)釜中，加入有機錫類催化劑，反應(yīng)溫度為7(T80°C，反應(yīng)時間為6(T90min，即得端異氰酸酯的聚氨酯預(yù)聚物。本發(fā)明中優(yōu)選TDI與聚丙二醇的摩爾比為n(-NCO) :n(-0H)=l. 2^1. 8，n表示摩爾數(shù)，此配比下的聚氨酯預(yù)聚體具有較高的儲存穩(wěn)定性。本發(fā)明所述的活性稀釋劑為縮水甘油醚類稀釋劑，選自丁基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、芐基縮水甘油醚或乙二醇二縮水甘油醚中的一種或兩種以上任意配比的混合物。所述無機空心微球為二氧化硅、氧化鋁或硼硅酸鹽類中的一種或兩種以上任意配比的混合物。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，無機空心微球的空腔直徑越小，對性能改善越佳，優(yōu)選范圍為10ηπΓ200 μ m,無機空心微球能夠增加膠體與基材間的接觸面積，對沖擊力和應(yīng)力有很好的分散作用，且在受力時誘發(fā)界面產(chǎn)生大量銀紋，增韌增強顯著。而且，無機空心微球的中空腔體結(jié)構(gòu)，能夠儲存反應(yīng)釋放的熱量，有效避免膠體在高溫環(huán)境下發(fā)生暴聚，有利于延長適用期，無機空心球的空腔平均粒徑越小，對性能改善越佳。本發(fā)明所述的硅烷偶聯(lián)劑，選自Y-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)、Y-氨基丙基三甲氧基硅烷(KH540)或Y _(2，3-環(huán)氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH560)中的一種或兩種以上任意配比的混合物。本發(fā)明所述的改性聚酰胺的胺值為20(T400 (mgKOH/g)，是由C21的二元羧酸(酐)與多元胺進行縮聚反應(yīng)獲得的。市售可獲得，例如，中國林科院林化所南京科技開發(fā)總公司_的商品名為200D (胺值200±20)、300D (胺值300±20)和4000 (胺值380±20)，以及空氣化工產(chǎn)品有限公司生產(chǎn)的Ancamine2445 (胺值210)。本發(fā)明所述的聚醚胺分子結(jié)構(gòu)中含有2個伯胺基團，分子量范圍為20(Γ5000。例如，商品名為D230 (分子量230，美國亨斯邁)、D2000 (分子量2000，揚州晨化科技集團有限公司)和D5000 (分子量5000，美國亨斯邁)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，長短鏈混合的聚醚胺能夠改善交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)密度，提高膠體韌性，對膠`體的粘結(jié)性能有利，降低組分B的粘度，且長鏈聚醚胺的氨基活性較低，能夠延長體系的適用期，避免夏季施工出現(xiàn)暴聚現(xiàn)象，有利于延長適用期。上述碳纖維加固用環(huán)氧膠粘劑的制備方法，包括如下步驟(一)A組分的制備(I)在反應(yīng)容器中按重量比分別加入活性稀釋劑和無機空心微球，攪拌混均后得分散液，取出備用；(2)在反應(yīng)釜中加入雙酚A型環(huán)氧樹脂，開動攪拌，加入聚氨酯預(yù)聚物，然后升至6(T70°C，保溫反應(yīng)f 2h，再升溫至8(T90°C，保溫f 2h，繼續(xù)攪拌自然冷卻，待溫度降至5(T60°C時，加入步驟(I)得到的分散液中，繼續(xù)攪拌f2h，再加入硅烷偶聯(lián)劑，混勻后得A組分；(二)B組分的制備按照重量份分別加入改性聚酰胺和聚醚胺，加熱至5(T60°C，攪拌至體系成均相，得B組分；(三)碳纖維加固用環(huán)氧膠粘劑的制備將A組分和B組分按重量比混合均勻，即得。本發(fā)明中，由于雙酚A型環(huán)氧樹脂、改性聚酰胺的粘度比較大，通常先進行預(yù)熱后再加入到體系中。
本發(fā)明的環(huán)氧膠粘劑的適用期較長、具有優(yōu)異的韌性，而且制備工藝簡單，還具有優(yōu)良的粘結(jié)強度、抗剪強度性能，特別適用于混凝土結(jié)構(gòu)加固中的碳纖維復(fù)合材浸潰/粘結(jié)用。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。表I原材料及代號
權(quán)利要求
1.一種碳纖維加固用環(huán)氧膠粘劑，其特征在于，由A、B兩組分組成，組分A與組分B的質(zhì)量比為:Γ4 1 ;所述組分A包括如下組分雙酚A型環(huán)氧樹脂100份、聚氨酯預(yù)聚物1(Γ20 份、活性稀釋劑2 10份、無機空心微球2 10份和硅烷偶聯(lián)劑1飛份；組分B包括如下組分 改性聚酰胺100份、聚醚胺5(Γ90份，上述份數(shù)均為重量份。
2.如權(quán)利要求1所述的碳纖維加固用環(huán)氧膠粘劑，其特征在于，所述雙酚A型環(huán)氧樹脂為Ε51與Ε44中的一種或二者任意配比的混合物。
3.如權(quán)利要求1所述的碳纖維加固用環(huán)氧膠粘劑，其特征在于，所述聚氨酯預(yù)聚物是由分子量為50(Γ2000的聚丙二醇與TDI發(fā)生聚合反應(yīng)制得的。
4.如權(quán)利要求3所述的碳纖維加固用環(huán)氧膠粘劑，其特征在于，制備聚氨酯預(yù)聚物時， TDI與聚丙二醇的摩爾比為n(-NCO) :n(-0H)=l. 2^1. 8，η表示摩爾數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的碳纖維加固用環(huán)氧膠粘劑，其特征在于，所述活性稀釋劑選自丁基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、芐基縮水甘油醚或乙二醇二縮水甘油醚中的一種或兩種以上任意配比的混合物。
6.如權(quán)利要求1所述的碳纖維加固用環(huán)氧膠粘劑，其特征在于，所述無機空心微球為二氧化硅、氧化鋁或硼硅酸鹽類中的一種或兩種以上任意配比的混合物，所述無機空心微球的空腔直徑為10ηπΓ200μπι。
7.如權(quán)利要求1所述的碳纖維加固用環(huán)氧膠粘劑，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑選自 Y _氨基丙基二乙氧基娃燒、Y _氨基丙基二甲氧基娃燒或Y _(2，3-環(huán)氧丙氧基)丙基二甲氧基硅烷中的一種或兩種以上任意配比的混合物。
8.如權(quán)利要求1所述的碳纖維加固用環(huán)氧膠粘劑，其特征在于，所述改性聚酰胺的胺值為20(T400mgK0H/g，是由C21的二元羧酸(酐)與多元胺進行縮聚反應(yīng)獲得的。
9.如權(quán)利要求1至8任一項所述的碳纖維加固用環(huán)氧膠粘劑，其特征在于，所述的聚醚胺的分子結(jié)構(gòu)中具有2個伯胺基團，分子量范圍為20(Γ5000。
10.權(quán)利要求1至9任一項所述的碳纖維加固用環(huán)氧膠粘劑的制備方法，其特征在于， 步驟如下(一)A組分的制備(1)在反應(yīng)容器中按重量比分別加入活性稀釋劑和無機空心微球，攪拌混均后得分散液，取出備用；(2)在反應(yīng)釜中加入雙酚A型環(huán)氧樹脂，開動攪拌，加入聚氨酯預(yù)聚物，然后升至 6(T70°C，保溫反應(yīng)f 2h，再升溫至8(T90°C，保溫f 2h，繼續(xù)攪拌自然冷卻，待溫度降至 5(T60°C時，加入步驟(I)得到的分散液中，繼續(xù)攪拌f 2h，再加入硅烷偶聯(lián)劑，混勻后得A 組分；(二)B組分的制備按照重量份分別加入改性聚酰胺和聚醚胺，加熱至5(T6(TC，攪拌至體系成均相，得B 組分；(三)碳纖維加固用環(huán)氧膠粘劑的制備將A組分和B組分按重量比混合均勻，即得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳纖維加固用環(huán)氧膠粘劑，由A、B兩組分組成，組分A與組分B的質(zhì)量比為3~41；所述組分A包括如下組分雙酚A型環(huán)氧樹脂100份、聚氨酯預(yù)聚物10~20份、活性稀釋劑2~10份、無機空心微球2~10份和硅烷偶聯(lián)劑1~5份；組分B包括如下組分改性聚酰胺100份、聚醚胺50~90份，上述份數(shù)均為重量份。本發(fā)明的環(huán)氧膠粘劑的適用期較長、具有優(yōu)異的韌性，而且制備工藝簡單，還具有優(yōu)良的粘結(jié)強度、抗剪強度性能，特別適用于混凝土結(jié)構(gòu)加固中的碳纖維復(fù)合材浸漬/粘結(jié)用。
文檔編號C09J11/08GK103045145SQ201210540658
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者冉千平, 俞寅輝, 喬敏, 高南簫, 劉加平, 繆昌文 申請人:江蘇蘇博特新材料股份有限公司, 江蘇博特新材料有限公司, 江蘇省建筑科學研究院有限公司, 博特建材(天津)有限公司