一种双组份非开挖式管道修补胶的制作方法

1.本发明属于精细化学技术领域，具体涉及一种双组份非开挖式管道修补胶。


背景技术：

2.众所周知，随着工业的发展，管道输送成了生活、生产中不可或缺的一种液体、气体运输方式，所起的作用非常关键，这些管道或裸露于空气中、或深埋于地下、或浸泡在水中。受这些环境因素的影响，经过长年累月的介质侵蚀，管道出现泄露现象屡见不鲜，给人们生活、工业生产带来了诸多不便以及严重的安全隐患，历年来更是有多次关于管道泄露造成安全事故的相关报导。针对管道泄露，目前市场上已有相关修复产品，主流的是非开挖式点状修补胶，然而我们从市场调研发现，目前这类产品仍存在一些急需解决的缺陷：1、粘结强度有待提高； 2、抗压性一般，尤其是水下或地下埋管方式的抗压性一般。
3.基于上述现有产品缺陷，开发一种高粘结强度、抗压性能和耐候性能优异的双组份非开挖式管道修补胶十分必要，也具备良好的市场前景。


技术实现要素：

4.本发明的第一目的在于：提供一种双组份非开挖式管道修补胶；本发明的另一目的在于：提供一种双组份非开挖式管道修补胶用的抗压剂；本发明的第三目的在于：提供一种双组份非开挖式管道修补胶用的粘结增强剂；本发明的第四目的在于：提供一种双组份非开挖式管道修补胶用的耐候稳定剂；本发明通过如下技术方案实现：一、制备抗压剂原料按重量份计算包括三烯丙基异氰脲酸酯3-9份、苯乙烯2-8份、矿渣微粉15-25份、纳米氧化钛1-3份 ；其制备方法为，向矿渣微粉中加入三烯丙基异氰脲酸酯，搅拌均匀，加热至70-90℃，再加入苯乙烯和纳米氧化钛，搅拌升温至110-130℃，微波处理后继续保温混合20-40min，然后转移至强力混炼机中，反应60-90min，取出，滤除多余液体，然后粉碎至200nm以内，即得抗压剂；其中，微波处理条件为频率2000-2200 mhz、功率500w，时间120-180s；其中，矿渣微粉需经过以下处理：取矿渣微粉，置于焙烧炉中，10-20℃/min快速升温至300-400℃，焙烧2.5-3.5h，淬火处理，然后以2-4℃温和升温至280-300℃，保温1-2h，研磨至1-2um，即得。
5.二、制备粘结增强剂原料按重量份计算包括柳树皮纤维粉末20-30份、纳米氧化锆5-15份、蒙脱土8-12份、沼渣沼液混合物50-70份、天然植物粘液10-20份；其中沼渣沼液混合物为质量比为1：8-18的沼渣、沼液的混合物，其粘度为200-400cp；具体步骤为：
3.2；多元醇选自丙二醇、丙三醇、二甘醇中的一种；催化剂
②
选自三乙烯二胺、甲基二乙醇胺中的一种；五、双组份非开挖式管道修补胶的使用方法使用前清洁需要修补的地方及其周围，保持表面干燥、无杂物灰尘，将a组份、b组份按质量比为2：1的比例混合均匀，然后均匀涂覆于修补处，等待5-10min即可。
11.本发明的优势在于：1、以矿渣微粉为主要原料，通过急速加热高温淬火工艺处理以及温和加热方式提高了矿渣微粉的抗压强度，并辅以纳米二氧化钛，同时利用三烯丙基异氰脲酸酯和苯乙烯的聚合作用并通过微波作用在经强化的矿渣微粉表面及孔隙内形成极强的抗压粘附层，有效的提升了胶水固化后的抗压强度；2、以柳树皮为原料，通过堆肥方式并辅以紫外光照射制得的柳树皮纤维粉末的韧性得到很好的提升，然后通过柳树皮纤维粉末与新鲜菠萝蜜粘液以及特定比例、粘度的沼渣沼液混合物共同发酵，并辅以纳米氧化锆、蒙脱土制得粘结增强剂，有效的增强了修补胶与管道表面的粘结强度；3、发明人在研究应用时发现，由于本发明抗压剂和粘结增强剂的使用，导致修补后的管道耐候稳定性不佳，且通过调整抗压剂和粘结增强剂的使用量以及使用市售常规耐候剂调整始终无法使得修补胶的耐候稳定性达到理想状态，因此发明人通过将适量的自主研发的耐候剂添加到其中，以硬质酸镁、硬脂酸钾为主要稳定剂，将2,2'-甲亚基双(6-环己基-4-甲基酚)、1,1
’‑
二硫代双己内酰胺、三烯丙基异氰脲酸酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸钠制得的混合溶液作为强化改性剂，一方面改善了硬质酸镁、硬脂酸钾在双组份非开挖式管道修补胶的a胶体系中的溶解作用，提升了a胶使用前的稳定性，另一方面实现不影响抗压强度和粘结强度的基础上，有效改善了抗压剂和粘结增强剂的使用带来的耐候性能不佳的负面影响。
12.为了使本发明所述的一种双组份非开挖式管道修补胶更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的描述。
具体实施方式
13.实施例1一、制备抗压剂矿渣微粉预处理：取矿渣微粉20份，置于焙烧炉中，15℃/min快速升温至350℃，焙烧3h，淬火处理，然后以3℃温和升温至290℃，保温1.5h，研磨至1.5um，即得。
14.制得抗压剂：向矿渣微粉中加入三烯丙基异氰脲酸酯6份，搅拌均匀，加热至80℃，再加入苯乙烯6份和纳米氧化钛20份，搅拌升温至120℃，微波条件频率2100 mhz、功率500w，时间150s处理后继续保温混合30min，然后转移至强力混炼机中，反应75min，取出，滤除多余液体，然后粉碎至200nm以内，即得；二、制备粘结增强剂按重量份将菠萝蜜粘液15份和柳树皮纤维粉末25份混合，然后与纳米氧化锆10份、蒙脱土10份一起加入到质量比为1：13、粘度为300cp的发酵罐中密封发酵12天，发酵结
束后，取出发酵液，球磨18h后加热搅拌至粘度为900cp，即得。
15.其中：柳树皮纤维粉末为柳树皮经堆肥15天，期间辅以紫外光照射，堆肥结束后球磨13h，过200目筛制得。
16.三、制备耐候稳定剂（1）取2,2'-甲亚基双(6-环己基-4-甲基酚)3份、1,1
’‑
二硫代双己内酰胺2份、三烯丙基异氰脲酸酯3.5份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸钠2份混合，边搅拌边以6℃/min升温至43℃，保温搅拌8min，得混合液a，备用；（2）取一缩二丙二醇7份、质量分数为75%的乙醇水溶液8份混合，加热至65℃，加入硬质酸镁6份、硬脂酸钾6份，边超声分散处理边搅拌直至溶解，得混合液b；（3）边搅拌边向混合液b中缓慢滴加混合液a，滴加速度为8ml/min，直至滴加完毕，停止搅拌，转移至液氮冻干机中冷冻处理，粉碎过100目筛，低温保存即可。
17.四、制备双组份非开挖式管道修补胶1、制备a组份按质量份取异氰酸酯树脂460份至四口反应瓶中，在氮气氛围下，缓慢滴加入聚醚20份；然后升温至75℃保持反应5h，保持反应结束后，加入稀释剂15份、阻燃剂40份、抗压剂6份、粘结增强剂4份和耐候稳定剂5份，搅拌15min，密封保存制得a组份；其中：异氰酸酯树脂为tdi和tdi预聚体；聚醚为聚乙二醇醚，其分子量为200；催化剂
①
为二月桂酸二丁基锡；稀释剂为磷酸三甲酯；阻燃剂为磷酸三（二氯乙基）酯。
18.2、制备b组份按质量份取无机硅酸盐50-100份、多元醇0.5-10份、催化剂
②
0.5-5份混合，搅拌30-60min制得b组份密封备用。
19.其中：无机硅酸盐为钠水玻璃，模数为2.2-3.2；多元醇为丙二醇；催化剂
②
为三乙烯二胺。
20.实施例2一、制备抗压剂矿渣微粉预处理：取矿渣微粉25份，置于焙烧炉中，10℃/min快速升温至300℃，焙烧3.5h，淬火处理，然后以4℃温和升温至300℃，保温1h，研磨至1um，即得。
21.制得抗压剂：向矿渣微粉中加入三烯丙基异氰脲酸酯3份，搅拌均匀，加热至90℃，再加入苯乙烯8份和纳米氧化钛25份，搅拌升温至110℃，微波条件频率2000mhz、功率500w，时间120s处理后继续保温混合40min，然后转移至强力混炼机中，反应90min，取出，滤除多余液体，然后粉碎至200nm以内，即得；二、制备粘结增强剂按重量份将桂木树果粘液10份和柳树皮纤维粉末20份混合，然后与纳米氧化锆5份、蒙脱土12份一起加入到质量比为1：18、粘度为400cp的发酵罐中密封发酵12天，发酵结束后，取出发酵液，球磨12h后加热搅拌至粘度为800cp，即得。
22.其中：柳树皮纤维粉末为柳树皮经堆肥10天，期间辅以紫外光照射，堆肥结束后球磨10h，过200目筛制得。
23.三、制备耐候稳定剂（1）取2,2'-甲亚基双(6-环己基-4-甲基酚)4份、1,1
’‑
二硫代双己内酰胺3份、三
烯丙基异氰脲酸酯1份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸钠1份混合，边搅拌边以5℃/min升温至45℃，保温搅拌10min，得混合液a，备用；（2）取一缩二丙二醇9份、质量分数为75%的乙醇水溶液5份混合，加热至60℃，加入硬质酸镁5份、硬脂酸钾4份，边超声分散处理边搅拌直至溶解，得混合液b；（3）边搅拌边向混合液b中缓慢滴加混合液a，滴加速度为5ml/min，直至滴加完毕，停止搅拌，转移至液氮冻干机中冷冻处理，粉碎过100目筛，低温保存即可。
24.四、制备双组份非开挖式管道修补胶1、制备a组份按质量份取异氰酸酯树脂40份至四口反应瓶中，在氮气氛围下，缓慢滴加入聚醚0.5份；然后升温至50℃保持反应9h，保持反应结束后，加入稀释剂30份、阻燃剂60份、抗压剂4份、粘结增强剂2份和耐候稳定剂3份，搅拌15min，密封保存制得a组份；其中：异氰酸酯树脂为mdi和mdi预聚体；聚醚为聚丙二醇醚，其分子量为600；催化剂
①
为辛酸亚锡；稀释剂为磷酸三乙酯；阻燃剂为磷酸三（2-氯丙基）酯。
25.2、制备b组份按质量份取无机硅酸盐50份、多元醇0.5份、催化剂
②
0.5份混合，搅拌60min制得b组份；其中：无机硅酸盐为钾水玻璃，水玻璃的模数为3.2；多元醇为丙三醇；催化剂
②
为甲基二乙醇胺。
26.实施例3一、制备抗压剂矿渣微粉预处理：取矿渣微粉15份，置于焙烧炉中，20℃/min快速升温至400℃，焙烧2.5h，淬火处理，然后以2℃温和升温至280℃，保温2h，研磨至2um，即得。
27.制得抗压剂：向矿渣微粉中加入三烯丙基异氰脲酸酯9份，搅拌均匀，加热至70℃，再加入苯乙烯2份和纳米氧化钛15份，搅拌升温至130℃，微波条件频率2200 mhz、功率500w，时间180s处理后继续保温混合20min，然后转移至强力混炼机中，反应60min，取出，滤除多余液体，然后粉碎至200nm以内，即得；二、制备粘结增强剂按重量份将芒果树胶粘液20份和柳树皮纤维粉末30份混合，然后与纳米氧化锆15份、蒙脱土8份一起加入到质量比为1：8、粘度为200cp的发酵罐中密封发酵12天，发酵结束后，取出发酵液，球磨24h后加热搅拌至粘度为1000cp，即得。
28.其中：柳树皮纤维粉末为柳树皮经堆肥20天，期间辅以紫外光照射，堆肥结束后球磨16h，过200目筛制得。
29.三、制备耐候稳定剂（1）取2,2'-甲亚基双(6-环己基-4-甲基酚)2份、1,1
’‑
二硫代双己内酰胺1份、三烯丙基异氰脲酸酯5份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸钠3份混合，边搅拌边以7℃/min升温至40℃，保温搅拌5min，得混合液a，备用；（2）取一缩二丙二醇5份、质量分数为75%的乙醇水溶液10份混合，加热至60℃，加入硬质酸镁7份、硬脂酸钾9份，边超声分散处理边搅拌直至溶解，得混合液b；（3）边搅拌边向混合液b中缓慢滴加混合液a，滴加速度为10ml/min，直至滴加完毕，停止搅拌，转移至液氮冻干机中冷冻处理，粉碎过100目筛，低温保存即可。
30.四、制备双组份非开挖式管道修补胶1、制备a组份按质量份取异氰酸酯树脂80份至四口反应瓶中，在氮气氛围下，缓慢滴加入聚醚40份；然后升温至100℃保持反应1h，保持反应结束后，加入稀释剂0.5份、阻燃剂20份、抗压剂8份、粘结增强剂6份和耐候稳定剂3份，搅拌15min，密封保存制得a组份；其中：异氰酸酯树脂为papi；聚醚为聚乙二醇醚，其分子量为2000；催化剂
①
为环烷酸铅；稀释剂为磷酸三丁酯、磷酸三苯酯；阻燃剂而磷酸三（2，3-二氯丙基）酯。
31.2、制备b组份按质量份取无机硅酸盐100份、多元醇10份、催化剂
②
5份混合，搅拌30min制得b组份；其中：无机硅酸盐为锂水玻璃，水玻璃的模数为2.2；多元醇为二甘醇；催化剂
②
为甲基二乙醇胺。
32.实施例4制备双组份非开挖式管道修补胶，其中a组份中抗压剂的添加量为3份，其余同实施例1。
33.实施例5制备双组份非开挖式管道修补胶，其中a组份中抗压剂的添加量为9份，其余同实施例1。
34.实施例6制备双组份非开挖式管道修补胶，其中a组份中抗压剂的制备方法为：向矿渣微粉20份中加入三烯丙基异氰脲酸酯6份，搅拌均匀，加热至80℃，再加入苯乙烯5份和纳米氧化钛20份，搅拌升温至120℃，微波条件频率2100 mhz、功率500w，时间150s处理后继续保温混合30min，然后转移至强力混炼机中，反应75min，取出，滤除多余液体，然后粉碎至200nm以内，即得；其余同实施例1。
35.实施例7制备双组份非开挖式管道修补胶，其中a组份中抗压剂的制备方法为：矿渣微粉预处理：取矿渣微粉20份，置于焙烧炉中，15℃/min快速升温至350℃，焙烧3h，淬火处理，然后以3℃温和升温至290℃，保温1.5h，研磨至1.5um，即得。
36.制得抗压剂：向矿渣微粉中加入三烯丙基异氰脲酸酯6份，搅拌均匀，加热至80℃，再加入苯乙烯5份和纳米氧化钛20份，搅拌升温至120℃，保温混合30min，然后转移至强力混炼机中，反应75min，取出，滤除多余液体，然后粉碎至200nm以内，即得；其余同实施例1。
37.实施例8制备双组份非开挖式管道修补胶，其中a组份中抗压剂选自市售修补胶用抗压剂，其余同实施例1。
38.实施例9制备双组份非开挖式管道修补胶，其中a组份中粘结增强剂的添加量为1份，其余同实施例1。
39.实施例10
制备双组份非开挖式管道修补胶，其中a组份中粘结增强剂的添加量为7份，其余同实施例1。
40.实施例11制备双组份非开挖式管道修补胶，其中a组份中粘结增强剂的制备原料柳树皮纤维粉末柳树皮纤维粉末为柳树皮经球磨13h，过200目筛制得；其余同实施例1。
41.实施例12制备双组份非开挖式管道修补胶，其中a组份中粘结增强剂选自市售普通粘结增强剂；其余同实施例1。
42.实施例13制备双组份非开挖式管道修补胶，其中a组份中耐候稳定剂的添加量为3份，其余同实施例1。
43.实施例14制备双组份非开挖式管道修补胶，其中a组份中耐候稳定剂的添加量为9份，其余同实施例1。
44.实施例15制备双组份非开挖式管道修补胶，其中a组份中耐候稳定剂的制备步骤为：（1）取2,2'-甲亚基双(6-环己基-4-甲基酚)1份、1,1
’‑
二硫代双己内酰胺0.5份、三烯丙基异氰脲酸酯0.5份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸钠0.5份混合，边搅拌边以6℃/min升温至43℃，保温搅拌8min，得混合液a，备用；（2）取一缩二丙二醇7份、质量分数为75%的乙醇水溶液7份混合，加热至65℃，加入硬质酸镁6份、硬脂酸钾7份，边超声分散处理边搅拌直至溶解，得混合液b；（3）边搅拌边向混合液b中缓慢滴加混合液a，滴加速度为8ml/min，直至滴加完毕，停止搅拌，转移至液氮冻干机中冷冻处理，粉碎过100目筛，低温保存即可。
45.其余同实施例1。
46.实施例16制备双组份非开挖式管道修补胶，其中a组份中耐候稳定剂的制备步骤为：（1）取2,2'-甲亚基双(6-环己基-4-甲基酚)5份、1,1
’‑
二硫代双己内酰胺1-3份、三烯丙基异氰脲酸酯6份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸钠4份混合，边搅拌边以6℃/min升温至46℃，保温搅拌8min，得混合液a，备用；（2）取一缩二丙二醇7份、质量分数为75%的乙醇水溶液7份混合，加热至65℃，加入硬质酸镁6份、硬脂酸钾7份，边超声分散处理边搅拌直至溶解，得混合液b；（3）边搅拌边向混合液b中缓慢滴加混合液a，滴加速度为8ml/min，直至滴加完毕，停止搅拌，转移至液氮冻干机中冷冻处理，粉碎过100目筛，低温保存即可。
47.其余同实施例1。
48.实施例17制备双组份非开挖式管道修补胶，其中a组份中耐候稳定剂为硬质酸镁6份、硬脂酸钾7份的混合物；其余同实施例1。
49.实施例18制备双组份非开挖式管道修补胶，其中a组份中耐候稳定剂的制备步骤为：（1）取2,2'-甲亚基双(6-环己基-4-甲基酚)3份、1,1
’‑
二硫代双己内酰胺2份、三烯丙基异氰脲酸酯3份、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸钠2份混合，边搅拌边以6℃/min升温至43℃，保温搅拌8min，得混合液a，备用；（2）取一缩二丙二醇7份、质量分数为75%的乙醇水溶液8份混合，加热至65℃，加入硬质酸镁6份、硬脂酸钾7份，边超声分散处理边搅拌直至溶解，得混合液b；（3）向混合液b加入混合液a，混匀，转移至液氮冻干机中冷冻处理，粉碎过100目筛，低温保存即可。
50.其余同实施例1。
51.试验分别将上述实施例1-18制备的双组份非开挖式管道修补胶的a组份、b组份按质量比为2：1的比例混合均匀，制得18组双组份非开挖式管道修补胶，实施例1-18分别对应命名为修补胶1、修补胶2、修补胶3
……
修补胶17、修补胶18，备用。
52.试验1 双组份非开挖式管道修补胶抗压性能测试取修补胶1-8各5份进行抗压性能测试，根据gb/t1449-2005的标准进行测定，将修补胶均匀涂覆于局部修补处，轻轻挤压两端，静置10min后即可进行测试，测得结果取平均值如下表1所示：从上表1数据可以知道：1）采用本发明技术方案制备的抗压剂用于双组份非开挖式管道修补胶中，可有效提升修补胶的冲击韧度，各实施例的冲击韧度以实施例1-3较优，尤其以实施例1最佳；2）实施例4、5的抗压剂使用量不符合技术要求，过多或过少均无法实现良好的冲击韧度的技术效果；3）对比实施例1与实施例6，实施例6的抗压剂在制备时其原料之一矿渣未急速加热高温淬火工艺处理以及温和加热方式提，结果冲击韧度不如前者；4）对比实施例1与实施例7，实施例7的抗压剂的制备工艺不符合技术要求，未采用微波处理，结果冲击韧度明显不如前者；5）对比实施例1与实施例8，市售常规抗压剂对冲击韧度的提升没有明显作用。
53.试验2 双组份非开挖式管道修补胶粘结性能测试取修补胶1-3、修补胶9-15各5份，根据《胶粘剂对接接头拉伸强度的测定》gb/t 6329-1996方法，分别将其用于不锈钢-不锈钢的粘结强度测试，每种修补胶的粘结强度数
值取平均值汇总于下表2中：表2 双组份非开挖式管道修补胶粘结强度测试表从上表2数据可以知道：1）采用本发明技术方案制备的粘结增强剂用于双组份非开挖式管道修补胶中，可有效提升修补胶的粘结强度，以实施例1-3较优，尤其以实施例1最佳；2）实施例9、10的粘结增强剂使用量不符合技术要求，过多或过少均无法实现良好的冲击韧度的技术效果；3）对比实施例1与实施例11，实施例11的粘结增强剂的原料柳树皮未堆肥、紫外光处理，结果明显不如前者；4）对比实施例1与实施例12，市售常规粘结增强剂对粘结强度的提升没有不如前者。
54.试验3 双组份非开挖式管道修补胶耐候稳定性能测试取修补胶1-18各15份，每种修补胶平均分成3组，每组5份，其中一组为空白对照组，其余两组为试验组，分别涂在需粘结的两块不锈钢板上，再将两块不锈钢板粘结在一起，常温放置24h，然后分别进行以下两种种耐候稳定性能测试。其中：1）高温高湿试验：湿度 95％、温度65℃，时间14天；2）盐雾试验：温度35℃，5％盐水的盐雾试验箱内，时间14天。
55.测试空白对照组以及两种试验组的冲击韧度和粘结强度，汇总于下表3中：表3 双组份非开挖式管道修补胶耐候稳定性能测试表
从上述数据可以知道：1）当将技术方案内制得的耐候稳定剂用于本发明双组份非开挖式管道修补胶时，修补胶经高温高湿以及盐雾试验后的冲击韧度和粘结强度变化不明显，尤其以实施例1最佳。
56.2）对比实施例1和实施例13-18，实施例13、14耐候稳定性使用量不符合技术要求，实施例15、16耐候稳定剂的原料配比不满足技术要求，实施例17未使用强化改性剂对硬质酸镁、硬脂酸钾改性处理，即为普通稳定剂，实施例18强化改性剂对硬质酸镁、硬脂酸钾改性处理的工艺不满足要求，结果经过高温高湿以及盐雾试验后的冲击韧度和粘结强度均不如符合本发明技术方案的实施例1。
57.3）对比实施例1和实施例8、12，可以看出，本发明的耐候稳定性针对使用市场常规的抗压剂和粘结增强剂的效果一般，说明本发明耐候稳定性的应用单一性，针对本发明的抗压剂和粘结增强剂的使用出现的耐候稳定一般的负面问题具备良好的技术效果。