一种用于灌浆材料的环氧树脂固化剂及其制备方法与流程

本发明涉及一种环氧树脂固化剂，具体涉及一种可操作时间长、固化速度快、强度高、柔韧性好、疏水性好的用于灌浆材料的环氧树脂固化剂及制备方法，属于高分子材料。

背景技术：

1、在水利工程、隧洞及住房建筑等大体积混凝土的浇筑和养护过程中，后期受温度、荷载、地基不均衡沉降等因素的影响会发生变形，出现不同程度的裂缝，这不仅影响建筑物的外观，还可能危及其正常使用和结构耐久性。为了工程的长期安全考虑，这些裂缝均应进行有效的灌注封堵。环氧树脂灌浆材料具有粘结强度高、机械强度大及固化收缩小等特点，是目前使用最为普遍的工程补强灌浆材料。

2、环氧树脂灌浆材料是将环氧树脂及环氧固化剂混合均匀，用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内，环氧树脂与固化剂在裂缝处反应后形成高强度三维网状结构，达到加固的目的。其中，环氧树脂固化剂的选择对灌浆材料的性能特点起到关键作用。酚醛胺型环氧固化剂固化速度快，固化物硬度高，同时可以做到高固含低粘度，保证较小的固化收缩率和较好的渗透性，因此成为目前环氧灌浆材料中最常用的固化剂。

3、普通酚醛胺型固化剂在灌浆过程中也存在一些不足：1、可操作时间短，气温高时未及施工就可能在配料桶或灌浆泵中凝胶，因此施工时需少量多次配料，不利于施工进度；2、固化物较脆，长期应力作用下可能开裂，影响耐久性。在配方中添加苯二甲酸酯类、脂肪族二元酸酯类、多元醇酯类等增塑剂，可以起到一定的增韧效果，但这些增塑剂不参与固化，最终仍游离在固化体系中，导致固化物力学性能下降。且从耐久性方面考虑，这些游离的增塑剂会逐渐挥发，导致固化物恢复脆性，强度下降；3、具有一定的亲水性，在潮湿环境下甚至水下施工时会有一些水混入灌浆材料体系，也会有一部分固化剂溶于水中，造成固化体系强度下降，也影响水体环境。

4、本发明将酚醛胺用马来酸二酯进行改性，在保证酚醛胺基本性能的同时，通过引入酯基延长可操作时间，引入长碳链提高柔韧性和疏水性，用此方法得到的改性酚醛胺，适用于环氧树脂灌浆材料。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是为满足环氧灌浆施工需求，提供一种可操作时间长、固化速度快、强度高、柔韧性好、疏水性好的环氧树脂固化剂；本发明另一个目的是提供该环氧树脂固化剂的制备方法。

2、技术方案：为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种用于灌浆材料的环氧树脂固化剂，它由下列质量百分比的原料制成：15-40％的酚类物质、5-20％的醛类物质、10-30％的多胺类物质、25-65％的马来酸二酯。

4、作为优选方案，以上所述的用于灌浆材料的环氧树脂固化剂，所述的酚类物质为苯酚、腰果酚、壬基酚、十二烷基酚中的一种或几种混合物。

5、作为优选方案，以上所述的用于灌浆材料的环氧树脂固化剂，所述的醛类物质为甲醛、乙醛、正丁醛、苯甲醛中的一种或几种混合物。

6、作为优选方案，以上所述的用于灌浆材料的环氧树脂固化剂，所述的多胺类物质为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、六乙烯七胺、戊二胺、己二胺、2-甲基戊二胺、异氟尔酮二胺、1,3-环己二甲胺、间苯二甲胺、环己二胺、环戊二胺中的一种或几种混合物。

7、作为优选方案，以上所述的用于灌浆材料的环氧树脂固化剂，所述的马来酸二酯为马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丁酯、马来酸二辛酯中的一种或几种混合物。

8、本发明所述的用于灌浆材料的环氧树脂固化剂的制备方法，其包括以下步骤：

9、(1)按质量百分比将酚类物质、多胺类物质投入反应器中，搅拌，使物料混合均匀，并升温至50-60℃；

10、(2)将计量好的醛类物质投入高位槽；

11、(3)将高位槽中的醛类物质分批加入反应器，期间控制温度50～80℃；

12、(4)醛类物质投料完成后，升至80～100℃保温反应2-4小时；

13、(5)保温完成后，开启真空泵，除去反应生成的水；

14、(6)水完全去除后，冷却至50-60℃；

15、(7)将计量好的马来酸二酯投入反应器；

16、(8)升温至60-70℃，并保温2-4小时；

17、(9)冷却过滤，包装得成品：用于灌浆材料的环氧树脂固化剂。

18、本发明的反应过程如以下反应方程式如图1所示。

19、本发明主要是通过以下几点方案来改进现有技术的不足：

20、1、本发明通过酚醛胺与马来酸二酯的micheal加成，在产品中引入酯基，延长了普通酚醛胺的可操作时间。

21、2、本发明通过酚醛胺与马来酸二酯的micheal加成，在产品中引入长碳链，提高了产品的柔韧性，同时提高疏水性，使其适用于水下施工。

22、3、本发明可以通过原料选型和投料配比实现产物分子结构的多样性，从而设计出适用于不同使用需求的产品。

23、有益效果：本发明和现有技术相比具有以下优点：

24、本发明的产品以酚醛胺型环氧树脂固化剂为基础结构，具有较快的固化速度和优良的力学性能。利用马来酸二酯引入引入酯基延长可操作时间，引入长碳链提高柔韧性和疏水性，使其适用于环氧树脂灌浆材料。

25、本发明在实验过程中发现，马来酸二酯中碳链的长度对成品性能有较大的影响。碳链越长，柔韧性和疏水性提升越明显，模拟水下施工环境时，性能得到明显提升。

26、经过性能检测，酚醛胺经马来酸二酯改性后，产品可操作时间长、固化速度快、强度高、柔韧性好、疏水性好，适用于环氧树脂灌浆材料，取得了非常好的技术效果。

技术特征：

1.一种用于灌浆材料的环氧树脂固化剂，其特征在于，它由下列质量百分比的原料制成：15-40％的酚类物质、5-20％的醛类物质、10-30％的多胺类物质、25-65％的马来酸二酯。

2.根据权利要求1所述的用于灌浆材料的环氧树脂固化剂，其特征在于，所述的酚类物质为苯酚、腰果酚、壬基酚、十二烷基酚中的一种或几种混合物。

3.根据权利要求1所述的用于灌浆材料的环氧树脂固化剂，其特征在于，所述的醛类物质为甲醛、乙醛、正丁醛、苯甲醛中的一种或几种混合物。

4.根据权利要求1所述的用于灌浆材料的环氧树脂固化剂，其特征在于，所述的多胺类物质为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺、六乙烯七胺、戊二胺、己二胺、2-甲基戊二胺、异氟尔酮二胺、1,3-环己二甲胺、间苯二甲胺、环己二胺、环戊二胺中的一种或几种混合物。

5.根据权利要求1所述的用于灌浆材料的环氧树脂固化剂，其特征在于，所述的马来酸二酯为马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丁酯、马来酸二辛酯中的一种或几种混合物。

6.根据权利要求1所述的一种用于灌浆材料的环氧树脂固化剂，其特征在于，它由下列质量百分比的原料制成：16％的苯酚、12％的正丁醛、12％的乙二胺、60％的马来酸二辛酯。

7.根据权利要求1所述的一种用于灌浆材料的环氧树脂固化剂，其特征在于，它由下列质量百分比的原料制成：38％的腰果酚、13％的苯甲醛、19％的三乙烯四胺、30％的马来酸二丁酯。

8.权利要求1～7任一项所述的用于灌浆材料的环氧树脂固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.权利要求6所述的用于灌浆材料的环氧树脂固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.权利要求1～7任一项所述的环氧树脂固化剂在作为灌浆材料环氧树脂固化中的应用。

技术总结
本发明公开了一种用于灌浆材料的环氧树脂固化剂及其制备方法，它由15‑40％的酚类物质、5‑20％的醛类物质、10‑30％的多胺类物质、25‑65％的马来酸二酯经Mannich反应和Micheal加成反应制成。经过性能检测，产品可操作时间长、固化速度快、强度高、柔韧性好、疏水性好，适用于环氧树脂灌浆材料，取得了非常好的技术效果。

技术研发人员：王涛,杨森,谢寒
受保护的技术使用者：江苏三木化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15