本发明涉及环氧砂浆
技术领域：
，具体是一种耐磨抗冲击环氧砂浆修补材料及其制备方法。
背景技术：
：环氧砂浆是指环氧树脂涂料添加精细石英沙经过人工调配而成的，用于建筑物体，工业地面，环氧地面的施工中，以增加抗压，抗震，提高耐磨性耐候性的中间聚合体，可以大大提高土层的使用寿命和使用年限。随着社会经济的发展的进步，我们对环氧砂浆修补材料的应用也越来越广泛，而现有的环氧砂浆修补材料的耐磨性能较差，力学性能无法保证，不仅给施工带来不便，同时也降低了环氧砂浆修补材料的使用寿命。针对上述问题，我们设计了一种耐磨抗冲击环氧砂浆修补材料及其制备方法，这是我们亟待解决的问题之一。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种耐磨抗冲击环氧砂浆修补材料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐磨抗冲击环氧砂浆修补材料，所述修补材料各组分原料包括：以重量计，改性环氧树脂20-30份、固化剂15-22份、耐磨骨料60-80份、增韧剂2-3份、改性处理剂30-40份、氧化石墨烯65-75份、戊二醛20-30份。较优化的技术方案，所述改性环氧树脂各组分原料包括：以重量计，改性二氧化硅70-90份、偶联剂8-16份、丙酮80-100份、环氧树脂35-40份。较优化的技术方案，所述改性二氧化硅由预处理粉煤灰、乙醇、氨水、正硅酸乙酯制备得到；所述预处理粉煤灰由粉煤灰、壳聚糖、盐酸制备得到。较优化的技术方案，所述改性处理剂各组分原料包括：以重量计，无水乙醇70-80份、乙烯基三乙氧基硅烷30-40份、氨水90-110份、过氧化二苯甲酰7-12份、甲苯8-20份、苯乙烯10-18份。较优化的技术方案，所述耐磨骨料为石英砂，所述固化剂为聚醚胺类固化剂，所述增韧剂为液体丁苯橡胶。较优化的技术方案，所述偶联剂为kh560。本发明以改性环氧树脂为粘结基料，以橡胶弹性体为增韧体系，以耐磨骨料为填充料，制备得到一种耐磨抗冲击环氧砂浆修补材料，其中包括改性环氧树脂、固化剂、耐磨骨料等原料，其中固化剂选用了聚醚胺类固化剂，该固化剂的固化反应速度较慢，能有效降低固化体系的反应放热峰和初始体积固化收缩率，避免环氧砂浆早期微裂纹的出现；增韧剂的添加可使材料的断裂韧性增大，提高了材料的抗冲磨性能；耐磨骨料选择弹性模量高、硬度大、耐磨的石英砂，能够有效提高修补材料的耐磨性能。本发明中还添加了改性环氧树脂，其中包括改性二氧化硅、偶联剂、丙酮、环氧树脂等原料，改性二氧化硅是由预处理粉煤灰、乙醇、氨水、正硅酸乙酯制备得到，在进行改性二氧化硅制备时，本发明先将粉煤灰表面包裹一层壳聚糖，使粉煤灰表面复含氨基显正电荷，得到改性粉煤灰，再利用溶液-凝胶法制备二氧化硅，并将二氧化硅负载在改性粉煤灰表面，制备得到改性二氧化硅。制备得到改性二氧化硅后，利用偶联剂配合高速机械搅拌，使得改性二氧化硅均匀分散在环氧树脂中，避免改性二氧化硅粒子之间出现团聚现象，得到改性环氧树脂；同时由于修补材料的应用环境，本申请又利用改性处理剂对改性环氧树脂进行疏水改性，利用二氧化硅负载在粉煤灰表面，再与低表面能物质聚苯乙烯接枝反应，采用乙烯基三乙氧基硅烷作为桥梁结合在一起，可增加各组分之间的相容性，得到改性处理剂处理后的改性二氧化硅，该物料具有优异的疏水性能，添加至修补材料中可有效增加材料的疏水、耐水性能。本发明还添加了氧化石墨烯，氧化石墨烯具有较高的比表面积和丰富的官能团，能够调控修补材料中的各组分，使其形成规整结构，氧化石墨烯的添加可有效提高修补材料的力学性能，进一步提高其耐磨性能；同时在制备过程中，本发明制备的改性环氧树脂中，改性二氧化硅的载体改性粉煤灰是粉煤灰经过壳聚糖处理后得到的，其表面富含氨基显正电荷，可与氧化石墨烯表面的羟基、羧基、环氧基等带负电荷的官能团通过静电吸引结合，再利用戊二醛交联固化，进一步提高修补材料的稳定性和耐磨性。较优化的技术方案，一种耐磨抗冲击环氧砂浆修补材料的制备方法，包括以下步骤：1)准备物料：2)改性二氧化硅的制备：a)取步骤1)准备的粉煤灰，盐酸处理，抽滤，洗涤至中性，再置于壳聚糖溶液中浸渍，过滤，50-52℃下干燥，得到预处理粉煤灰；b)取步骤1)准备的乙醇、氨水和去离子水，搅拌，再缓慢滴加正硅酸乙酯，室温下搅拌，再加入预处理粉煤灰，继续搅拌，乙醇离心洗涤，70-80℃烘干，研磨成粉，得到改性二氧化硅；3)改性环氧树脂的制备：a)取步骤1)准备的偶联剂，加入丙酮溶液中，再加入步骤2)制备的改性二氧化硅，超声分散，脱去丙酮，烘干；b)将烘干后的物料加入环氧树脂中，45-50℃水浴下搅拌40-50min，开始抽真空，继续搅拌，停止搅拌，继续抽真空至气泡消失，得到改性环氧树脂；4)取改性环氧树脂，加入无水乙醇，搅拌，再加入乙烯基三乙氧基硅烷、氨水，30-35℃下反应10-12h，再加入过氧化二苯甲酰、甲苯，搅拌，再加入苯乙烯，80-85℃下水浴反应4-5h，再加入步骤1)准备的增韧剂，搅拌，得到物料a；5)取步骤1)准备的固化剂、耐磨骨料，搅拌，再加入氧化石墨烯，搅拌，加入物料a，继续搅拌，静置，加入去离子水，搅拌，再升温至50-52℃，加入戊二醛，继续搅拌，得到所述修补材料。较优化的技术方案，包括以下步骤：1)准备物料：a)按比例称取固化剂、耐磨骨料、增韧剂、氧化石墨烯、戊二醛、环氧树脂、粉煤灰、壳聚糖和盐酸，备用；b)按比例称取无水乙醇、乙烯基三乙氧基硅烷、氨水、过氧化二苯甲酰、甲苯和苯乙烯、正硅酸乙酯、偶联剂和丙酮，备用；2)改性二氧化硅的制备：a)取步骤1)准备的粉煤灰，盐酸处理10-12h，抽滤，洗涤至中性，再置于壳聚糖溶液中浸渍，浸渍时间为2-3h，过滤，50-52℃下干燥，得到预处理粉煤灰；b)取步骤1)准备的乙醇、氨水和去离子水，搅拌10-20min，再缓慢滴加正硅酸乙酯，室温下搅拌12-14h，再加入预处理粉煤灰，继续搅拌2-3h，乙醇离心洗涤，70-80℃烘干，研磨成粉，得到改性二氧化硅；3)改性环氧树脂的制备：a)取步骤1)准备的偶联剂，加入丙酮溶液中，再加入步骤2)制备的改性二氧化硅，超声分散1-1.2h，脱去丙酮，烘干；b)将烘干后的物料加入环氧树脂中，45-50℃水浴下搅拌40-50min，开始抽真空，继续搅拌10-20min，停止搅拌，继续抽真空至气泡消失，得到改性环氧树脂；4)取改性环氧树脂，加入无水乙醇，搅拌10-20min，再加入乙烯基三乙氧基硅烷、氨水，30-35℃下反应10-12h，再加入过氧化二苯甲酰、甲苯，搅拌10-20min，再加入苯乙烯，80-85℃下水浴反应4-5h，再加入步骤1)准备的增韧剂，搅拌40-60min，得到物料a；5)取步骤1)准备的固化剂、耐磨骨料，搅拌20-30min，再加入氧化石墨烯，搅拌20-30min，加入物料a，继续搅拌3-4h，静置20-24h，加入去离子水，搅拌15-25min，再升温至50-52℃，加入戊二醛，继续搅拌3-4h，得到所述修补材料。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备时，首先利用壳聚糖对粉煤灰进行处理，得到表面包裹壳聚糖的改性粉煤灰，再利用溶胶-凝胶法降二氧化硅负载在改性粉煤灰上，该步骤不仅便于后续对改性环氧树脂进行疏水性改性处理，同时粉煤灰的添加也增强了修补材料的力学性能，可作为填料添加，提高修补材料的耐磨性能；另一方面，经过壳聚糖处理后，改性粉煤灰还可以在后续步骤中与氧化石墨烯结合，使得修补材料各组分之间相互交联，提高修补材料的稳定性和耐磨性能。本发明公开了一种耐磨抗冲击环氧砂浆修补材料及其制备方法，组分设计合理，工艺操作简单，不仅有效实现了环氧砂浆的制备，且制备得到的环氧砂浆修补材料具有优异的力学性能和耐磨性能；同时本发明对组分进行优化，使得修补材料具有优异的疏水性能，可应用于多种工况下，具有优异的实用性。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1：s1：准备物料：按比例称取固化剂、耐磨骨料、增韧剂、氧化石墨烯、戊二醛、环氧树脂、粉煤灰、壳聚糖和盐酸，备用；按比例称取无水乙醇、乙烯基三乙氧基硅烷、氨水、过氧化二苯甲酰、甲苯和苯乙烯、正硅酸乙酯、偶联剂和丙酮，备用；s2：改性二氧化硅的制备：取粉煤灰，盐酸处理10h，抽滤，洗涤至中性，再置于壳聚糖溶液中浸渍，浸渍时间为2h，过滤，50℃下干燥，得到预处理粉煤灰；取乙醇、氨水和去离子水，搅拌10min，再缓慢滴加正硅酸乙酯，室温下搅拌12h，再加入预处理粉煤灰，继续搅拌2h，乙醇离心洗涤，70℃烘干，研磨成粉，得到改性二氧化硅；s3：改性环氧树脂的制备：取偶联剂，加入丙酮溶液中，再加入改性二氧化硅，超声分散1h，脱去丙酮，烘干；将烘干后的物料加入环氧树脂中，45℃水浴下搅拌40min，开始抽真空，继续搅拌10min，停止搅拌，继续抽真空至气泡消失，得到改性环氧树脂；s4：取改性环氧树脂，加入无水乙醇，搅拌10min，再加入乙烯基三乙氧基硅烷、氨水，30℃下反应10h，再加入过氧化二苯甲酰、甲苯，搅拌10min，再加入苯乙烯，80℃下水浴反应4-5h，再加入增韧剂，搅拌40min，得到物料a；s5：取固化剂、耐磨骨料，搅拌20min，再加入氧化石墨烯，搅拌20min，加入物料a，继续搅拌3h，静置20h，加入去离子水，搅拌15min，再升温至50℃，加入戊二醛，继续搅拌3-4h，得到所述修补材料本实施例中，所述修补材料各组分原料包括：以重量计，改性环氧树脂20份、固化剂15份、耐磨骨料60份、增韧剂2份、改性处理剂30份、氧化石墨烯65份、戊二醛20份。其中改性环氧树脂各组分原料包括：以重量计，改性二氧化硅70份、偶联剂8份、丙酮80份、环氧树脂35份。改性处理剂各组分原料包括：以重量计，无水乙醇70份、乙烯基三乙氧基硅烷30份、氨水90份、过氧化二苯甲酰7份、甲苯8份、苯乙烯10份。耐磨骨料为石英砂，固化剂为聚醚胺类固化剂，增韧剂为液体丁苯橡胶，偶联剂为kh560。实施例2：s1：准备物料：按比例称取固化剂、耐磨骨料、增韧剂、氧化石墨烯、戊二醛、环氧树脂、粉煤灰、壳聚糖和盐酸，备用；按比例称取无水乙醇、乙烯基三乙氧基硅烷、氨水、过氧化二苯甲酰、甲苯和苯乙烯、正硅酸乙酯、偶联剂和丙酮，备用；s2：改性二氧化硅的制备：取粉煤灰，盐酸处理11h，抽滤，洗涤至中性，再置于壳聚糖溶液中浸渍，浸渍时间为2.5h，过滤，51℃下干燥，得到预处理粉煤灰；取乙醇、氨水和去离子水，搅拌15min，再缓慢滴加正硅酸乙酯，室温下搅拌13h，再加入预处理粉煤灰，继续搅拌2.5h，乙醇离心洗涤，75℃烘干，研磨成粉，得到改性二氧化硅；s3：改性环氧树脂的制备：取偶联剂，加入丙酮溶液中，再加入改性二氧化硅，超声分散1.1h，脱去丙酮，烘干；将烘干后的物料加入环氧树脂中，48℃水浴下搅拌45min，开始抽真空，继续搅拌15min，停止搅拌，继续抽真空至气泡消失，得到改性环氧树脂；s4：取改性环氧树脂，加入无水乙醇，搅拌15min，再加入乙烯基三乙氧基硅烷、氨水，33℃下反应11h，再加入过氧化二苯甲酰、甲苯，搅拌15min，再加入苯乙烯，83℃下水浴反应4.5h，再加入增韧剂，搅拌50min，得到物料a；s5：取固化剂、耐磨骨料，搅拌25min，再加入氧化石墨烯，搅拌25min，加入物料a，继续搅拌3.5h，静置23h，加入去离子水，搅拌20min，再升温至51℃，加入戊二醛，继续搅拌3-4h，得到所述修补材料本实施例中，所述修补材料各组分原料包括：以重量计，改性环氧树脂25份、固化剂20份、耐磨骨料70份、增韧剂2-3份、改性处理剂35份、氧化石墨烯70份、戊二醛25份。其中改性环氧树脂各组分原料包括：以重量计，改性二氧化硅80份、偶联剂12份、丙酮90份、环氧树脂38份。改性处理剂各组分原料包括：以重量计，无水乙醇75份、乙烯基三乙氧基硅烷35份、氨水100份、过氧化二苯甲酰7-12份、甲苯14份、苯乙烯14份。耐磨骨料为石英砂，固化剂为聚醚胺类固化剂，增韧剂为液体丁苯橡胶，偶联剂为kh560。实施例3：s1：准备物料：按比例称取固化剂、耐磨骨料、增韧剂、氧化石墨烯、戊二醛、环氧树脂、粉煤灰、壳聚糖和盐酸，备用；按比例称取无水乙醇、乙烯基三乙氧基硅烷、氨水、过氧化二苯甲酰、甲苯和苯乙烯、正硅酸乙酯、偶联剂和丙酮，备用；s2：改性二氧化硅的制备：取粉煤灰，盐酸处理11h，抽滤，洗涤至中性，再置于壳聚糖溶液中浸渍，浸渍时间为2.2h，过滤，51℃下干燥，得到预处理粉煤灰；取乙醇、氨水和去离子水，搅拌14min，再缓慢滴加正硅酸乙酯，室温下搅拌13.5h，再加入预处理粉煤灰，继续搅拌2.6h，乙醇离心洗涤，77℃烘干，研磨成粉，得到改性二氧化硅；s3：改性环氧树脂的制备：取偶联剂，加入丙酮溶液中，再加入改性二氧化硅，超声分散1.1h，脱去丙酮，烘干；将烘干后的物料加入环氧树脂中，49℃水浴下搅拌42min，开始抽真空，继续搅拌13min，停止搅拌，继续抽真空至气泡消失，得到改性环氧树脂；s4：取改性环氧树脂，加入无水乙醇，搅拌15min，再加入乙烯基三乙氧基硅烷、氨水，32℃下反应11h，再加入过氧化二苯甲酰、甲苯，搅拌17min，再加入苯乙烯，84℃下水浴反应4.4h，再加入增韧剂，搅拌54min，得到物料a；s5：取固化剂、耐磨骨料，搅拌28min，再加入氧化石墨烯，搅拌24min，加入物料a，继续搅拌3.3h，静置23h，加入去离子水，搅拌22min，再升温至51℃，加入戊二醛，继续搅拌3.5h，得到所述修补材料本实施例中，所述修补材料各组分原料包括：以重量计，改性环氧树脂22份、固化剂19份、耐磨骨料65份、增韧剂3份、改性处理剂34份、氧化石墨烯68份、戊二醛24份。其中改性环氧树脂各组分原料包括：以重量计，改性二氧化硅73份、偶联剂10份、丙酮88份、环氧树脂37份。改性处理剂各组分原料包括：以重量计，无水乙醇74份、乙烯基三乙氧基硅烷32份、氨水102份、过氧化二苯甲酰9份、甲苯14份、苯乙烯14份。耐磨骨料为石英砂，固化剂为聚醚胺类固化剂，增韧剂为液体丁苯橡胶，偶联剂为kh560。实施例4：s1：准备物料：按比例称取固化剂、耐磨骨料、增韧剂、氧化石墨烯、戊二醛、环氧树脂、粉煤灰、壳聚糖和盐酸，备用；按比例称取无水乙醇、乙烯基三乙氧基硅烷、氨水、过氧化二苯甲酰、甲苯和苯乙烯、正硅酸乙酯、偶联剂和丙酮，备用；s2：改性二氧化硅的制备：取粉煤灰，盐酸处理12h，抽滤，洗涤至中性，再置于壳聚糖溶液中浸渍，浸渍时间为3h，过滤，52℃下干燥，得到预处理粉煤灰；取乙醇、氨水和去离子水，搅拌20min，再缓慢滴加正硅酸乙酯，室温下搅拌14h，再加入预处理粉煤灰，继续搅拌3h，乙醇离心洗涤，80℃烘干，研磨成粉，得到改性二氧化硅；s3：改性环氧树脂的制备：取偶联剂，加入丙酮溶液中，再加入改性二氧化硅，超声分散1.2h，脱去丙酮，烘干；将烘干后的物料加入环氧树脂中，50℃水浴下搅拌50min，开始抽真空，继续搅拌20min，停止搅拌，继续抽真空至气泡消失，得到改性环氧树脂；s4：取改性环氧树脂，加入无水乙醇，搅拌20min，再加入乙烯基三乙氧基硅烷、氨水，35℃下反应12h，再加入过氧化二苯甲酰、甲苯，搅拌20min，再加入苯乙烯，85℃下水浴反应5h，再加入增韧剂，搅拌60min，得到物料a；s5：取固化剂、耐磨骨料，搅拌30min，再加入氧化石墨烯，搅拌30min，加入物料a，继续搅拌4h，静置24h，加入去离子水，搅拌25min，再升温至52℃，加入戊二醛，继续搅拌4h，得到所述修补材料本实施例中，所述修补材料各组分原料包括：以重量计，改性环氧树脂30份、固化剂22份、耐磨骨料80份、增韧剂3份、改性处理剂40份、氧化石墨烯75份、戊二醛30份。其中改性环氧树脂各组分原料包括：以重量计，改性二氧化硅90份、偶联剂16份、丙酮100份、环氧树脂40份。改性处理剂各组分原料包括：以重量计，无水乙醇80份、乙烯基三乙氧基硅烷40份、氨水110份、过氧化二苯甲酰12份、甲苯20份、苯乙烯18份。耐磨骨料为石英砂，固化剂为聚醚胺类固化剂，增韧剂为液体丁苯橡胶，偶联剂为kh560。实验1：取实施例1-4制得的环氧砂浆抗冲磨修补材料，参照《环氧树脂砂浆技术规程》dl/t5193－2004进行力学性能测试，测试结果如下所示：项目实施例1实施例2实施例3实施例4抗拉强度(mpa)≥10.0≥10.0≥10.0≥10.0抗压强度(mpa)≥90.0mpa≥90.0≥90.0≥90.0抗弯强度(mpa)≥30.0mpa≥30.0≥30.0≥30.0抗冲击强度(mpa)36mpa37.237.437.3实验2：取实施例1-4制得的环氧砂浆抗冲磨修补，按照gb/t11970-1997的规定来检测材料吸水率(％)、含水率(％)；接触角根据jc/t902-2002的规定进行：每个样品测试5～8次，得到接触角范围。项目实施例1实施例2实施例3实施例4吸水率(％)1.72.32.11.9含水率(％)3.22.52.62.8接触角(°)152155156156结论：发明组分设计合理，工艺操作简单，不仅有效实现了环氧砂浆的制备，且制备得到的环氧砂浆修补材料具有优异的力学性能和耐磨性能；同时本发明对组分进行优化，使得修补材料具有优异的疏水性能，可应用于多种工况下，具有优异的实用性。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。当前第1页12