专利名称：一种高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂及其制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种混凝土防水防腐涂料，具体涉及一种高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂及其制备方法与应用，该纳米改性环氧树脂可广泛应用于水库大坝工程、地铁工程、隧道工程、城市地下大口径排水管道和污水处理池工程、海港码头工程及跨海大桥、公路、铁路和地铁高架桥、城市高层建筑地下工程的混凝土防水防腐。
背景技术：
随着我国改革开放的不断深入，产业结构大幅度调整，工程建设的发展和城市规划改造的启动，混凝土结构建筑工程愈来愈多。如水库大坝工程、隧道工程、城市地下大口径排水管道和污水处理池工程、海港码头工程及跨海大桥、公路、铁路和地铁高架桥、城市高层建筑地下工程等均需用大量混凝土材料建筑。混凝土因其优异的坚固性、耐久性和安全性等，成为现代基础设施和民用建筑、海港工程、道路、桥梁、隧道等必不可少的建筑材料。长期以来，人们一直以为混凝土应是非常耐久的材料，能够抵挡一切有害因素的影响。但实际情况恰恰相反，环境因素极易对混凝土造成破坏，甚至是毁灭性的。混凝土受周围环境的物理、化学、生物作用而劣化，进而导致建筑结构使用寿命的缩短。受环境污染的影响，空气中的SO2和酸雨引起的碳化，使钢筋锈蚀不可避免；碱骨料反应引起的混凝土体积膨胀、开裂甚至破坏；氯盐腐蚀是沿海混凝土结构和市政桥梁腐蚀破坏的最重要原因之一；持续冻融使混凝土开裂，甚至崩裂等。水是造成混凝土破坏的主因和载体。水分可导致直接的物理变化如霜冻及解冻而产生的张力，水也是传递腐蚀性物质如氯离子、酸性气体、毒物等的载体。所以只要能避免混凝土与水分直接接触，就可以有效地提高混凝土耐久性。因此如何保证混凝土建筑的防水防腐质量，是当前迫切需要研究解决的问题。目前，国内防水材料种类很多，对防水性能、强度等指标都规定得特别详细，测试方法也都有了相应的国家标准、行业标准或地方标准。但是几乎所有防水材料都没有考虑到盐腐蚀问题(即在地下防水施工和沿海工程防水施工时，矿化度很高的地下水及海水对防水层的腐蚀)。GB 50287-99中环境水对混凝土腐蚀程度及判别标准为环境水的pH值小于5. 5 或CO:含量大于60mg/L或S042_含量大于10000mg/L时，均能构成对混凝土的强腐蚀，使腐蚀区混凝土 1年内强度降低20%以上。这就要求防水材料不但要有优良的防水性能，还要有一定的耐腐蚀性。目前应用于构件表面涂刷防腐涂料，国内外最常用的是改性环氧防腐涂料、聚氨酯类和有机硅烷类、丙烯酸酯类涂料。常规的改性环氧防腐涂料一般含有溶剂、脆性较大， 比较适用于无孔的钢结构防腐。由于混凝土的热胀冷缩变形，对于混凝土的防腐，需要延伸率较大的环氧树脂防腐涂料。聚氨酯防腐涂料虽然弹性比环氧树脂防水防腐涂料高，能够适应混凝土的热胀冷缩变形，但它对混凝土的粘结力差，特别是潮湿基面的粘结力更差。而有机硅类是部分渗入并在表面形成一层疏水层，附着力更低，使用较少。丙烯酸酯类涂料一般是水性涂料，防腐蚀性能要比改性环氧和聚氨酯防腐涂料差，只适用于普通的防腐蚀工程。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂。本发明的另一目的在于提供上述高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂的制备方法。本发明的再一目的在于提供上述高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂的用途。本发明的目的通过下述技术方案实现一种高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂，由甲组分和乙组分按照质量比10-40 1 混合而成；所述的甲组分由49-65%的改性环氧树脂、0. 1_1 %的润湿剂、32_48 %的填料、 1-3%的颜料、0. 1-1%的消泡剂和0. 1-1%的催化剂经混合搅拌、研磨而得到；所述的百分比为各成分占甲组分原料总质量的百分比；所述的润湿剂为HX-4020 ；所述的填料为钛白粉、硅微粉、粉煤灰、滑石粉、绢云母粉、沉淀硫酸钡、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、纳米改性重质碳酸钙、气相二氧化硅、抗氧剂1010或紫外线吸收剂UV-327 中的一种以上；所述的颜料为铁红或炭黑；所述的消泡剂为HX-2080 ；所述的催化剂为DMP-30 ；所述的改性环氧树脂由以下方法制备得到将65-90%的端羟基聚氨酯加热到80°C，搅拌下缓慢加入2_4%的纳米气相二氧化硅，搅拌均勻，加入7-30%的环氧树脂，加热到100°C维持20-30min，加入0. 1-1的促进剂，升温到150°C进行反应3-4h，得到透明的改性环氧树脂液体；所述的百分比为各成分占改性环氧树脂原料总质量的百分比；所述的环氧树脂为低分子量的液态环氧树脂，优选E-51、E_42或E-44中的一种；所述的纳米气相二氧化硅为亲水型的纳米气相二氧化硅；所述的促进剂为BF3或其络合物、DMP-30 ；所述的端羟基聚氨酯由以下方法制备得到将82-95. 7%的聚醚多元醇加热升温至110_120°C，抽真空脱水1. 5h ；然后降温至 500C，加入4-19%的二异氰酸酯，搅拌均勻，升温至70-800C，反应3. 5h,加入0. 1-1 %的催化剂，继续反应lh，降温到60°C，抽真空脱泡，得到端羟基聚氨酯；所述的百分比为各成分占端羟基聚氨酯原料总质量的百分比；所述抽真空是抽真空至真空度为133. 3Pa ；所述的聚醚多元醇为二官能团聚醚多元醇，优选N-204、N-210、N-220、PTMEG-250、 PTMEG-650、PTMEG-1000 或 PTMEG-2000 中的一种；所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(MDI)、4，4' - 二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、改性异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六次甲基二异氰酸酯 (HDI)或其三聚物中的一种；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、辛酸亚锡或三乙烯二胺中的一种。所述的乙组分由以下方法制备得到将33-41%的酚与32巧4%的脂肪胺混合，待两者熔化完全后，加入5_13%的多聚甲醛粉末；将体系加热升温至100°c回流反应2小时，然后减压蒸馏除去产生的水，得到固化剂曼尼希碱；冷却至50°C ；加入0. 5-3%的附着力促进剂和0. 1-1%的催化剂，搅拌均勻即得乙组分；所述的百分比为各成分占乙组分原料总质量的百分比。所述的酚为苯酚、辛基酚、壬基酚、甲酚或对苯二酚中的一种；所述的脂肪胺为己二胺、二乙烯三胺或三乙烯四胺中的一种；所述的附着力促进剂为Y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550或A-1100)、苯氨基甲基三乙氧基硅烷(WD-42或ND-42)；所述的催化剂为DMP-30。上述的高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂可以用于混凝土的防水防腐，将该高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂涂抹于混凝土上，在(23士幻°C，相对湿度45-70%的条件下固化 14天可得到防水防腐涂膜。本发明的高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂其性能指标如下表所示
权利要求
1.一种高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂，其特征在于是由甲组分和乙组分按照质量比10-40 1混合而成；所述的甲组分由49-65%的改性环氧树脂、0. 1-1 %的润湿剂、32-48%的填料、的颜料、0. 1-1%的消泡剂和0. 1-1%的催化剂经混合搅拌、研磨而得到；所述的百分比为各成分占甲组分原料总质量的百分比；所述的乙组分由以下方法制备得到将33-41 %的酚与32- %的脂肪胺混合，待两者熔化完全后，加入5-13%的多聚甲醛粉末；将体系加热升温至100°C回流反应2小时，然后除去产生的水，得到固化剂曼尼希碱； 冷却至50°C ；加入0. 5-3%的附着力促进剂和0. 1-1%的催化剂，搅拌均勻即得乙组分；所述的百分比为各成分占乙组分原料总质量的百分比。
2.根据权利要求1所述的高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂，其特征在于所述的填料为钛白粉、硅微粉、粉煤灰、滑石粉、绢云母粉、沉淀硫酸钡、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、纳米改性重质碳酸钙、气相二氧化硅、抗氧剂1010或紫外线吸收剂UV-327中的一种以上；所述的颜料为铁红或炭黑。
3.根据权利要求1所述的高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂，其特征在于所述的改性环氧树脂由以下方法制备得到将65-90%的端羟基聚氨酯加热到80°C，搅拌下加入2-4%的纳米气相二氧化硅，搅拌均勻，加入7-30%的环氧树脂，加热到100°C维持20-30min，加入0. 1-1的促进剂，升温到 150°C进行反应3-4h，得到改性环氧树脂液体；所述的百分比为各成分占改性环氧树脂原料总质量的百分比。
4.根据权利要求3所述的高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂，其特征在于所述的环氧树脂为E-51、E-42或E-44中的一种；所述的促进剂为BF3。
5.根据权利要求3所述的高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂，其特征在于所述的端羟基聚氨酯由以下方法制备得到将82-95. 7%的聚醚多元醇加热升温至110-120°C，抽真空脱水1. 5h ；然后降温至 500C，加入4-19%的二异氰酸酯，搅拌均勻，升温至70-800C，反应3. 5h,加入0. 1-1 %的催化剂，继续反应lh，降温到60°C，抽真空脱泡，得到端羟基聚氨酯；所述的百分比为各成分占端羟基聚氨酯原料总质量的百分比。
6.根据权利要求5所述的高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂，其特征在于所述的聚醚多元醇为 N-204、N-210、N-220、PTMEG-250、PTMEG-650、PTMEG-1000 或 PTMEG-2000 中的一种；所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4，4' -二苯甲烷二异氰酸酯、改性异佛尔酮二异氰酸酯或六次甲基二异氰酸酯中的一种；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或三乙烯二胺中的一种。
7.根据权利要求1所述的高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂，其特征在于所述的酚为苯酚、辛基酚、壬基酚、甲酚或对苯二酚中的一种；所述的脂肪胺为己二胺、二乙烯三胺或三乙烯四胺中的一种；所述的附着力促进剂为Y-氨丙基三乙氧基硅烷或苯氨基甲基三乙氧基硅烷。
8.根据权利要求7所述的高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂，其特征在于所述的 Y -氨丙基三乙氧基硅烷为KH-550或A-1100。
9.根据权利要求7所述的高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂，其特征在于所述的苯氨基甲基三乙氧基硅烷为WD-42或ND-42。
10.权利要求1-9所述的高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂在混凝土的防水防腐中的应
全文摘要
本发明公开了一种高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂及其制备方法与应用，该改性环氧树脂是由甲组分和乙组分混合而成；甲组分由改性环氧树脂、润湿剂、填料、颜料、消泡剂和催化剂混合研磨而得到；乙组分是将酚与脂肪胺混合，加入多聚甲醛；回流反应，再加入附着力促进剂和催化剂，搅拌得到。本发明的高弹性无溶剂纳米改性环氧树脂固含量达到98％以上，为无溶剂产品，可一次厚涂1.5～2mm成型；断裂延伸率较大，达到250％以上，为高弹性环氧树脂产品；断裂强度高，其不透水性好(0.8MPa，恒压2h不透水)；潮湿面的粘结力达到2.5MPa；对腐蚀介质的抵抗力强；耐老化和热湿性强，80℃热老化168h拉伸强度和断裂延伸率可保持在80％以上。
文档编号C09D5/00GK102424738SQ20111036294
公开日2012年4月25日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者张亚峰, 徐宇亮, 杨元龙, 王永珍, 陈雪亮 申请人:中科院广州化灌工程有限公司