一种码头裂缝快速修复用环氧聚合物材料及其制备方法与流程

本发明属于裂缝修复材料，具体涉及一种码头裂缝快速修复用环氧聚合物材料及其制备方法。

背景技术：

1、常见的码头地面开裂可以分为静态和动态两种。静态就是指一些单纯微小的裂纹，没有发生变形，也没有发生开裂破损，而且是属于细小的静态裂纹，这类裂纹修补起来相对简单。动态所出现的开裂属于比较严重的裂缝问题，这类裂缝会具有明显的凹槽、变形和啃边。地面不小于0.1mm的裂缝，可将液态修补树脂涂刷到地表面上，或者在地表面上沿裂缝构筑临时围堤，倒入修补树脂，使液态树脂慢慢渗透溢于裂缝中，渗透干燥。

2、现有技术（cn108395137b）公开了一种电磁诱导水泥混凝土裂缝自修复环氧树脂型微胶囊及其制备方法。微胶囊由环氧树脂微胶囊和固化剂微胶囊组成。本发明以石蜡/石油树脂/聚乙烯蜡/铁粉混合物为囊壁，分别以环氧树脂及低分子聚酰胺固化剂作为微胶囊的囊芯。当混凝土产生裂缝时，部分裂缝扩展尖端应力较大，可使微胶囊囊壁破裂，胶囊内部的环氧树脂或低分子聚酰胺固化剂流出扩散进入裂缝中，发生固化反应形成交联产物，使裂缝得到及时修复，未被及时修复的裂缝，可在外加电磁场作用下，使微胶囊囊壁升温熔化，环氧树脂或低分子聚酰胺固化剂扩散进入裂缝中，使其得到修复。但是将环氧聚合物材料应用于码头裂缝修复时，如何使其复配后密实填充码头裂缝并具备良好的抗压强度、耐腐蚀性能和热稳定性，是需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种码头裂缝快速修复用环氧聚合物材料及其制备方法，用于解决现有技术中如何使环氧聚合物材料复配后，密实填充码头裂缝并具备良好的抗压强度、耐腐蚀性能和热稳定性的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、本发明提供了一种码头裂缝快速修复用环氧聚合物材料，包括按照重量比6~7：3~4的环氧液体料和膨胀固体料，环氧液体料包括以下重量份的成分：35~52份环氧树脂、6~15份耐热防腐填料和10~20份活性稀释剂，膨胀固体料包括以下重量份的成分：32~46份纤维素纤维、12~20份壳聚糖、15~26份硅酸钙、25~60份膨润土、50~86份改性膨胀剂、10~20份石蜡、13~28份低分子聚酰胺固化剂和22~35份水。

4、作为本发明进一步改进的方案，所述耐热防腐填料的制备方法包括以下步骤：

5、步骤一，将二氧化钛和碳酸钾以重量比2：1混合均匀，放置于800℃的马弗炉中煅烧2~3小时，煅烧物浸泡于蒸馏水中，浸泡24小时后加入0.1mol/l的盐酸溶液中，室温搅拌8~10小时得到钛酸悬浮物；钛酸悬浮物减压抽滤，滤饼置于500℃的马弗炉内煅烧2~3小时，得到纤维多孔填料；

6、步骤二，将纤维多孔填料和氢氧化钠加入10vt%的双氧水溶液中，常温机械搅拌4小时，减压抽滤，滤饼烘干得到羟基化多孔填料；

7、步骤三，将羟基化多孔填料、月桂基磷酸单酯和乙醇加入反应釜内，先静置2小时再升温至70℃，保温搅拌反应24小时，减压抽滤，滤饼烘干得到改性多孔填料；

8、步骤四，将改性多孔填料在520~550℃的氮气氛围下煅烧2小时，缓慢降温至室温，得到耐热防腐填料。

9、作为本发明进一步改进的方案，步骤一中二氧化钛与盐酸溶液的用量比为10g：100ml；步骤二中纤维多孔填料、氢氧化钠和双氧水溶液的用量比为8~10g：2~3g：40~60ml；步骤三中羟基化多孔填料、月桂基磷酸单酯和乙醇的用量比为10~15g：3~6g：50~70ml。

10、作为本发明进一步改进的方案，所述改性膨胀剂的制备方法如下：向配备机械搅拌器、恒压滴液漏斗的三口烧瓶内加入异壬醇和氢氧化钾，水浴升温至70~80℃，保温搅拌2小时，待三口烧瓶温度降低至室温后，恒压滴液漏斗滴加环丁烯砜，滴加完毕后，水浴升温至40℃，保温反应6小时；向三口烧瓶内依次加入石油醚、去离子水，调节ph至7，升温至90℃，保温搅拌1小时，静置分层，有机相减压蒸馏，浓缩液使用石油醚重结晶得到淡黄色的改性膨胀剂。

11、改性膨胀剂的化学反应式如下：

12、

13、对改性膨胀剂进行了质谱检测，结果如下：m/z: 262.16 (100.0%)， 263.16(15.0%)， 264.16 (5.2%)， 264.17 (1.0%)。

14、作为本发明进一步改进的方案，所述异壬醇、氢氧化钾、环丁烯砜、石油醚和去离子水的用量比为0.12mmol：0.01mmol：0.1mol：200ml：100ml。

15、作为本发明进一步改进的方案，所述环氧树脂为e44-环氧树脂或e51-环氧树脂；活性稀释剂为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、甲苯缩水甘油醚、蓖麻油多缩水甘油醚、亚烷基缩水甘油醚中的一种或多种的组合；低分子聚酰胺固化剂为低分子聚酰胺650、低分子聚酰胺651、低分子聚酰胺200、低分子聚酰胺400中的一种或多种的组合。

16、本发明还提供了上述码头裂缝快速修复用环氧聚合物材料的制备方法，包括以下步骤：

17、环氧液体料混合：将环氧树脂加入活性稀释剂内，再加入耐热防腐填料，400~600rpm转速搅拌均匀得到环氧液体料，置于避光密封罐内暂存；

18、挤压脱水干燥：将纤维素纤维、壳聚糖、硅酸钙、膨润土、改性膨胀剂和石蜡加入反应釜内，混合均匀后加入低分子聚酰胺固化剂和水，2~4mpa的压力下挤压脱水，80~90℃干燥至恒重得到干燥混料；

19、粉碎：将干燥混料粉碎至粒径1~3mm的细粉，即膨胀固体料。

20、作为本发明进一步改进的方案，该码头裂缝快速修复用环氧聚合物材料使用时，将硅酸盐水泥、砂子、水、膨胀固体料混合均匀，再加入环氧液体料，70~80℃搅拌30min得到修复混凝土，修复混凝土施用于码头裂缝处进行修复；硅酸盐水泥与砂子、水的重量比为2：5：1，环氧液体料与膨胀固体料的用量为硅酸盐水泥、砂子、水重量之和的5~10%。

21、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

22、1、本发明的环氧聚合物材料，包括环氧液体成分和膨胀固体成分，环氧液体成分内的主原料为环氧树脂，耐热防腐填料能够对环氧树脂和稀释剂进行吸附，在环氧树脂固化的过程中有助于形成耐腐蚀耐热的膜层；膨胀固体成分中除了添加能够生物降解的纤维素纤维和壳聚糖之外，还添加了增强、耐磨、润滑的硅酸钙、膨润土和石蜡；在码头裂缝修补的过程中，环氧树脂在低分子聚酰胺固化剂的固化交联以及改性膨胀剂的膨胀作用下，以及活性稀释剂与低分子聚酰胺固化剂反应，使得与混凝土常规材料复配后，密实地填充码头裂缝，达到更加良好的抗压强度，且耐腐蚀性能、热稳定性得到了提升。

23、2、本发明的耐热防腐填料，以钛酸钾为过渡物质，与二氧化钛经煅烧、酸洗、煅烧得到具有纤维状多孔钛基的纤维多孔填料；纤维多孔填料在碱性条件下被双氧水氧化，得到表面具有一定量羟基的羟基化多孔填料；在乙醇加热条件下月桂基磷酸单酯与羟基化多孔填料表面的羟基发生酯化反应，以分子形式接枝到多孔填料表面；惰性氛围下煅烧月桂基磷酸单酯基会发生高温分解，使得填料的内外孔道分布致密的碳黑颗粒，具备良好的吸附性能、耐腐蚀性能和热稳定性。

24、3、本发明的改性膨胀剂，通过异壬醇与环丁烯砜在碱性条件下反应得到具有异壬基的环丁砜醚结构，该化合物稳定且对光、热解具有惰性，与活性稀释剂和水的相容性好，能够良好地分散在环氧聚合物的交联网络内，加热过程中能够生成醛、酮类聚合物并缓慢释放二氧化硫，达到膨胀的作用。