一种路用高强有机注浆材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种路用高强有机注浆材料的制备方法，适用于路面注浆养护维修。
【背景技术】
[0002]常用的路面注浆材料主要有聚氨酯类、环氧树脂类、酚醛树脂类、丙烯酸盐类、脲醛树脂类等。其中环氧树脂类加固剂具有良好的粘接性，固化收缩率小，在固化中不产生气体，但浆体僵硬，柔韧不足；丙烯酸盐类可注性好，浆液胶凝时间可控，但抗压强度较低。聚氨酯类注浆材料虽凝固时间、膨胀倍率可调，但粘接性能、抗压强度不足，影响注浆使用效果O
【发明内容】
[0003]本发明目的在于提供一种高强度的有机注浆材料的制备方法，适用于路面注浆养护维修。
[0004]为达到上述目的，采用技术方案如下:
[0005]一种路用高强有机注浆材料的制备方法，包括有以下步骤:
[0006]I)将环氧树脂CYD-128，加热至60-80 °C，加入2，2- 二羟甲基丁酸，升至80-100°C，反应至测定体系酸值小于5mgKOH/g时，停止反应；接着加入浓硫酸作为催化剂，充分搅拌后，投入马来酸酐，升温至100-13(TC，至酸值稳定时停止反应；冷却后加入三乙胺作为中和剂，反应20-40min，滴加去离子水快速搅拌分散得到乳液A ;
[0007]2)在马来酸酐和乙二醇的混合物中加入浓硫酸作为催化剂，上升到140_160°C，恒温反应至酸值稳定后反应停止，降温到40-60°C ;冷却加入三乙胺为中和剂，反应20-40min，滴加去离子水并快速搅拌分散得到乳液B ；
[0008]3)将步骤I)所得乳液A与步骤2)所得乳液B混合，加入过氧化环己酮和环烷酸钴作为固化剂组分C，混合后加热得到高强有机注浆材料。
[0009]按上述方案，所述步骤I)中各组成成分按重量份数计为:
[0010]环氧树脂CYD-128100-150 ;2，2- 二羟甲基丁酸 15-25 ;三乙胺 10-17
[0011]按上述方案，所述步骤2)中组成成分按重量份数计为:
[0012]马来酸酐160-250 ;乙二醇50-80 ;三乙胺12-18 ;去离子水300-400 ；
[0013]按上述方案，固化剂组分C的用量为乳液A、乳液B总质量的0.025?0.1%。
[0014]按上述方案，按重量份数计过氧化环己酮0.2-0.5 ;所述环烷酸钴0.5-1.0。
[0015]环氧树脂开环反应所采用的2，2- 二羟甲基丁酸为活性单体，分子量148.16，外观为白色晶体，熔点108-115?，可溶于水、甲醇、丙酮等。目前使用的二羟甲基羧酸亲水扩链剂主要有2，2- 二羟甲基丙酸(DMPA)和2，2- 二羟基丁酸(DMBA)两种，其中DMPA使用时间较早，是目前使用最为普遍的一种。虽然它有许多优点，但是还存在许多缺点，主要是自身熔点较高(180°C -185°C )，很难加热熔解，而DMBA由于有其特殊的分子结构，可以在合成过程不需要消耗一点溶剂，这样不仅缩短了反应时间，降低能耗，而且节省能源。环氧树脂开环反应所采用的双酚A型环氧树脂CYD-128，主要是因为其环氧值较高，在被部分开环保证其水溶性的同时，还能具有一定数量的环氧基保证在固化时能形成环氧树脂的交联网络；并且在常温下为液态，易于操作。
[0016]本发明的有益效果在于:
[0017]通过与马来酸酐(MA)的酯化反应引入不饱和酸到EP-DMBA中，使其初步具有聚合物互穿网络结构(IPN)形成所需要的两种活性基团；由于酯化反应需要在较高温度下进行，最高达到150°C，故副反应可能会消耗部分的环氧基，但是通过控制反应温度和催化剂的加入，可以让大部分环氧基保留下来；最后所得产物有不饱和聚酯(UPR)分子链生成，即为同时携带有不饱和双键和环氧基的预聚体。
[0018]加入一定量的三乙胺与预聚体EP-UPR上的羧基成盐，不仅可以使乳液性能更加稳定，同时，三乙胺作为叔胺，固化过程中可以充当环氧基自开环的固化剂和固化促进剂，为环氧/不饱和聚酯互穿网络树脂的形成奠定了基础。
[0019]选用过氧化环己酮为固化剂，环烷酸钴为固化促进剂，并且，乳液C中的中和剂三乙胺作为一种叔胺，可以作为环氧树脂的固化剂和固化促进剂；不饱和键和环氧基在加热条件下两种基团同步交联固化，互穿网络在固化过程中完成，最后得到高强度的有机注浆材料。
【具体实施方式】
[0020]以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
[0021]实施例1
[0022]在装有搅拌器、冷凝管、恒压加料装置和温度计的反应釜中，加入150Kg的双酚A型环氧树脂CYD-128，加热至70°C，恒温后在搅拌下用恒压加料装置滴加用N-甲基吡咯烷酮溶解的25Kg2，2- 二羟甲基丁酸溶液，半小时滴加完毕，升至100°C，定时测定体系酸值，至体系酸值小于5mgKOH/g时，停止反应；接着投入50Kg的马来酸酐，升温至130°C，以浓硫酸为催化剂，每半小时测定一次酸值，当酸值基本不发生变化时停止反应；最后，向其中加入13Kg三乙胺作为中和剂，反应30min，缓慢滴加去离子水400Kg并快速搅拌分散，冷却出料得乳液A。
[0023]在装有搅拌器、冷凝管、恒压加料装置和温度计的反应釜中，投入ISOKg的马来酸酐和70Kg乙二醇的混合物，浓硫酸为催化剂，控制温度缓慢上升到150°C，每半小时测定一次酸值，当酸值基本不发生变化时停止反应时，降温到50 °C，加入15Kg三乙胺为中和剂，快速搅拌并缓慢滴加去离子水300Kg，得乳液B ；
[0024]将乳液A和乳液B混合，并加入过氧化环己酮和环烷酸钴的复配固化剂，其中，过氧化环己酮0.2Kg，环烷酸钴0.3Kg，80°C高温烘烤，固化所得产物即为高强度有机注浆材料。
[0025]经力学性能测试表明:弯曲强度为18MPa，压缩强度为35MPa。
[0026]实施例2
[0027]在装有搅拌器、冷凝管、恒压加料装置和温度计的反应釜中，加入10Kg的双酚A型环氧树脂CYD-128，加热至70°C，恒温后在搅拌下用恒压加料装置滴加用N-甲基吡咯烷酮溶解的25Kg2，2- 二羟甲基丁酸溶液，半小时滴加完毕，升至100°C，定时测定体系酸值，至体系酸值小于5mgK0H/g时，停止反应；接着投入30Kg的马来酸酐，升温至130°C，以浓硫酸为催化剂，每半小时测定一次酸值，当酸值基本不发生变化时停止反应；最后，向其中加入13Kg三乙胺作为中和剂，反应30min，缓慢滴加去离子水250Kg并快速搅拌分散，冷却出料得乳液A。
[0028]在装有搅拌器、冷凝管、恒压加料装置和温度计的反应釜中，投入ISOKg的马来酸酐和50Kg乙二醇的混合物，浓硫酸为催化剂，控制温度缓慢上升到160°C，每半小时测定一次酸值，当酸值基本不发生变化时停止反应时，降温到50°C，加入12Kg三乙胺为中和剂，快速搅拌并缓慢滴加去离子水300Kg，得乳液B ;将乳液A和乳液B混合，并加入过氧化环己酮和环烷酸钴的复配固化剂，其中，过氧化环己酮0.3Kg，环烷酸钴0.5Kg，搅拌均匀后80°C高温，固化所得产物即为高强度有机注浆材料。
[0029]经力学性能测试表明:弯曲强度为12MPa，压缩强度为28MPa。
[0030]实施例3
[0031]在装有搅拌器、冷凝管、恒压加料装置和温度计的反应釜中，加入150Kg的双酚A型环氧树脂CYD-128，加热至70°C，恒温后在搅拌下用恒压加料装置滴加用N-甲基吡咯烷酮溶解的25Kg2，2- 二羟甲基丁酸溶液，半小时滴加完毕，升至100°C，定时测定体系酸值，至体系酸值小于5mgKOH/g时，停止反应；接着投入40Kg的马来酸酐，升温至130°C，以浓硫酸为催化剂，每半小时测定一次酸值，当酸值基本不发生变化时停止反应；最后，向其中加入13Kg三乙胺作为中和剂，反应30min，缓慢滴加去离子水350Kg并快速搅拌分散，冷却出料得乳液A。
[0032]在装有搅拌器、冷凝管、恒压加料装置和温度计的反应釜中，投入ISOKg的马来酸酐和70Kg乙二醇的混合物，浓硫酸为催化剂，控制温度缓慢上升到140°C，每半小时测定一次酸值，当酸值基本不发生变化时停止反应时，降温到50°C，加入18Kg三乙胺为中和剂，快速搅拌并缓慢滴加去离子水400Kg，得乳液B ;将乳液A和乳液B混合，并加入过氧化环己酮和环烷酸钴的复配固化剂，其中，过氧化环己酮0.2Kg，环烷酸钴0.6Kg，搅拌均匀后80°C加热，固化所得产物即为高强度有机注浆材料。
【主权项】
1.一种路用高强有机注浆材料的制备方法，包括有以下步骤: 1)将环氧树脂CYD-128，加热至60-80°C，加入2，2- 二羟甲基丁酸，升至80-100 °C，反应至测定体系酸值小于5mgKOH/g时，停止反应；接着加入浓硫酸作为催化剂，充分搅拌后，投入马来酸酐，升温至100-130°C，至酸值稳定时停止反应；冷却后加入三乙胺作为中和剂，反应20-40min，滴加去离子水快速搅拌分散得到乳液A ； 2)在马来酸酐和乙二醇的混合物中加入浓硫酸作为催化剂，上升到140-160°C，恒温反应至酸值稳定后反应停止，降温到40-60°C;冷却加入三乙胺为中和剂，反应20-40min，滴加去离子水并快速搅拌分散得到乳液B ; 3)将步骤I)所得乳液A与步骤2)所得乳液B混合，加入过氧化环己酮或环烷酸钴的任意一种或混合作为固化剂组分C，混合后加热得到高强有机注浆材料。2.如权利要求1所述路用高强有机注浆材料的制备方法，其特征在于所述步骤I)中各组分按重量份数计为: 环氧树脂CYD-128100-150 ;2，2-二羟甲基丁酸15-25 ;三乙胺10-17 ;马来酸酐30-50 ；去离子水250-400。3.如权利要求1所述路用高强有机注浆材料的制备方法，其特征在于所述步骤2)中各组分按重量份数计为: 马来酸酐160-250 ;乙二醇50-80 ;三乙胺12-18 ;去离子水300-400。4.如权利要求1所述路用高强有机注浆材料的制备方法，其特征在于固化剂组分C的用量为乳液A、乳液B总质量的0.025?0.1 %。5.如权利要求1所述路用高强有机注浆材料的制备方法，其特征在于按重量份数计过氧化环己酮0.2-0.5 ;所述环烷酸钴0.5-1.0。
【专利摘要】本发明公开了一种路用高强有机注浆材料的制备方法。将环氧树脂加热、2,2-二羟甲基丁酸升至80-100℃反应；接着加入浓硫酸作为催化剂，充分搅拌后，投入马来酸酐，升温至100-130℃，至酸值稳定时停止反应；冷却后加入三乙胺作为中和剂、滴加去离子水分散得到乳液A；在马来酸酐和乙二醇的混合物中加入浓硫酸，三乙胺为中和剂，滴加去离子水并快速搅拌分散得到乳液B；乳液A乳液B混合，加入过氧化环己酮或环烷酸钴混合后加热得到高强有机注浆材料。选用过氧化环己酮为固化剂，环烷酸钴为固化促进剂，不饱和键和环氧基在加热条件下两种基团同步交联固化，互穿网络在固化过程中完成，最后得到高强度的有机注浆材料。
【IPC分类】C08L63/00, C08G59/56, C08L67/06
【公开号】CN104974472
【申请号】CN201510427651
【发明人】王炜, 胡国祥, 晏振华, 赵华耕, 童水明, 张弘, 刘兰君, 梅学兵, 尹少荣, 曾斌, 杨丽权, 喻强, 王章琼
【申请人】湖北省交通运输厅黄黄高速公路管理处
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年7月20日