一种环保型环氧灌浆材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种环保型环氧灌浆材料的制备方法以及采用该制备方法制得的环氧灌浆材料。


背景技术：

2.环氧树脂灌浆材料(简称环氧浆材)具有浆液粘度低、渗透性好、可灌性好，以及固结体力学性能优良等优点，在地基加固处理和混凝土裂缝处理等方面得到了大量的应用。目前，国内广泛使用的环氧浆材主要是以糠醛—丙酮体系为稀释剂，该体系稀释剂不但能有效降低环氧浆液的粘度，而且固结后的环氧灌浆材料能保持优良的力学性能。但糠醛—丙酮稀释剂体系中糠醛是一类毒性较大(ld
50
＝65mg/kg，中等毒性)、易挥发的呋喃环系衍生物，2017年10月被世界卫生组织国际癌症研究机构列入3类致癌物。在施工过程中，如操作不当，会造成环境污染及人员中毒等现象。因而，该系列环氧浆材使用范围日益受到限制，急需一种安全环保的环氧浆材来替代该系列产品。
3.在现如今的环氧灌浆材料中，材料的力学性能主要是依靠环氧树脂来维持。然而，环氧灌浆材料中需添加大量稀释剂来降低材料的黏度，势必会导致材料的力学性能下降。而环氧灌浆材料中的力学性能主要是由固化后的环氧树脂维持，而环氧树脂在环氧灌浆材料中比例的降低，环氧灌浆材料固结后的力学性能又得不到保障。此外，环氧树脂中至少含有2个环氧基团，致使其固化后环氧灌浆材料交联密度大、内聚力强、分子结构致密，固化后的环氧树脂也存在内应力大和脆性大的缺点。在其他固化的环氧树脂产品中，人们会对固化的环氧树脂材料的脆性问题进行考量。而在环氧灌浆材料研究中，环氧灌浆材料脆性大的问题往往被人们所忽视。
4.基于上述分析，本发明旨在通过纳米填料改性的手段对环保型环氧灌浆材料的性能进行改性。通过向环氧灌浆材料中添加少量的纳米粒子，从而提高环氧灌浆材料的力学性能和韧性。


技术实现要素：

5.鉴于上述不足，本发明针对环保型环氧灌浆材料中力学性能低及脆性大的问题，在环保型环氧灌浆材料基础的前提下，对环保型环氧灌浆材料进行改性，从而提高环氧灌浆材料的强度与韧性。本发明是通过如下手段实现的：
6.一种环保型环氧灌浆材料，包括：
7.环氧树脂100份；非活性稀释剂60～90份；活性稀释剂10～30份；纳米粒子0.1～3份；固化剂12～25份；增韧剂10～18份；促进剂5～8份。
8.本发明还公开了一种环保型环氧灌浆材料的制备方法，包括：
9.(1)称取环氧树脂、非活性稀释剂与活性稀释剂，混合均匀；加入纳米粒子后迅速搅拌10分钟，得到a组分；
10.(2)称取固化剂、增韧剂、促进剂，混合均匀，得到b组分；
11.(3)将a组分与b组分均匀混合，即得一种环保型环氧灌浆材料。
12.进一步的，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂。
13.进一步的，所述双酚a环氧树脂为e-35、e-44或e-51中的一种或至少两种。
14.进一步的，所述非活性稀释剂为丙酮、丁酮、己酮、无水乙醇的一种或两种。
15.进一步的，所述活性稀释剂为c12-c14烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚或三羟甲基丙烷缩水甘油醚等缩水甘油醚中的一种或至少两种。
16.进一步的，所述纳米粒子为纳米二氧化硅、单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管、氧化石墨烯中等纳米填料中的一种或至少两种。
17.进一步的，所述固化剂为酚醛胺类固化剂。
18.进一步的，所述酚醛胺类固化剂为t-31。
19.进一步的，所述增韧剂为聚酰胺。
20.进一步的，所述促进剂为dmp-30。
21.本发明还公开了上述任一一种制备方法制得的环保型环氧灌浆材料。
22.本发明的有益效果在于：
23.1、本发明制备方法简单，各组分配置易于掌握，原材料来源广泛。且选用的原料组分均对人体无毒害性，保证环境友好及施工人员安全。
24.2、本发明制得的环氧灌浆材料解决了传统环氧灌浆材料中稀释剂添加带来的力学性能下降以及环氧灌浆材料固结后的环氧树脂存在内应力大和脆性大的缺点。从而获得一种初始粘度低、可灌性强，凝胶时间可根据配方进行调控，能够保证优异的力学性能及韧性的环保型环氧灌浆材料。
附图说明
25.图1为对材料的韧性进行表征而采用的试样标准。
26.图2为试样断面电子扫描电镜图。
具体实施方式
27.下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但以下实施例并不能将其作为对本发明保护范围的限定。
28.实施例一：
29.一种环保型环氧灌浆材料的制备方法，包括：
30.(1)将100重量份环氧树脂e-51、30重量份己二醇二缩水甘油醚、30重量份的丙酮、30重量份无水乙醇进行混合，得到a组分。
31.(2)将15重量份聚酰胺、6重量份dmp-30、20份重量份t-31进行混合，得到b组分。
32.(3)使用时，将a组分和b组分进行均匀混合，即得一种环保型环氧灌浆材料。
33.实施例二：
34.一种环保型环氧灌浆材料的制备方法，包括：
35.(1)将100重量份环氧树脂e-51、30重量份己二醇二缩水甘油醚、30重量份的丙酮、30重量份无水乙醇进行混合，然后加入0.5重量的纳米二氧化硅进行高速搅拌，得到a组分。
36.(2)将15重量份聚酰胺6重量份dmp-30、20份重量份t-31进行混合，得到b组分。
37.(3)使用时，将a组分和b组分进行均匀混合，即得一种环保型环氧灌浆材料。
38.实施例三：
39.一种环保型环氧灌浆材料的制备方法，包括：
40.(1)将100重量份环氧树脂e-51、30重量份己二醇二缩水甘油醚、30重量份的丙酮、30重量份无水乙醇进行混合，然后加入1重量份的纳米二氧化硅进行高速搅拌，得到a组分。
41.(2)将15重量份聚酰胺、6重量份dmp-30、20份重量份t-31进行混合，得到b组分。
42.(3)使用时，将a组分和b组分进行均匀混合，即得一种环保型环氧灌浆材料。
43.实施例四：
44.一种环保型环氧灌浆材料的制备方法，包括：
45.(1)将100重量份环氧树脂e-51、30重量份己二醇二缩水甘油醚、30重量份的丙酮、30重量份无水乙醇进行混合，然后加入1.5重量的纳米二氧化硅进行高速搅拌，得到a组分。
46.(2)将15重量份聚酰胺、6重量份dmp-30、20份重量份t-31进行混合，得到b组分。
47.(3)使用时，将a组分和b组分进行均匀混合，即得一种环保型环氧灌浆材料。
48.实施例五：
49.一种环保型环氧灌浆材料的制备方法，包括：
50.(1)将100重量份环氧树脂e-51、30重量份己二醇二缩水甘油醚、30重量份的丙酮、30重量份无水乙醇进行混合，然后加入2重量份的纳米二氧化硅进行高速搅拌，得到a组分。
51.(2)将15重量份聚酰胺、6重量份dmp-30、20份重量份t-31进行混合，得到b组分。
52.(3)使用时，将a组分和b组分进行均匀混合，即得一种环保型环氧灌浆材料。
53.实施例六：
54.一种环保型环氧灌浆材料的制备方法，包括：
55.(1)将100重量份环氧树脂e-51、30重量份己二醇二缩水甘油醚、30重量份的丙酮、30重量份无水乙醇进行混合，然后加入0.5重量的多壁碳纳米管进行高速搅拌，得到a组分。
56.(2)将15重量份聚酰胺、6重量份dmp-30、20份重量份t-31进行混合，得到b组分。
57.(3)使用时，将a组分和b组分进行均匀混合，即得一种环保型环氧灌浆材料。
58.实施例七：
59.一种环保型环氧灌浆材料的制备方法，包括：
60.(1)将100重量份环氧树脂e-51、30重量份己二醇二缩水甘油醚、30重量份的丙酮、30重量份无水乙醇进行混合，然后加入1重量份的多壁碳纳米管进行高速搅拌，得到a组分。
61.(2)将15重量份聚酰胺、6重量份dmp-30、20份重量份t-31进行混合，得到b组分。
62.(3)使用时，将a组分和b组分进行均匀混合，即得一种环保型环氧灌浆材料。
63.实施例八：
64.一种环保型环氧灌浆材料的制备方法，包括：
65.(1)将100重量份环氧树脂e-51、30重量份己二醇二缩水甘油醚、30重量份的丙酮、30重量份无水乙醇进行混合，然后加入1.5重量的多壁碳纳米管进行高速搅拌，得到a组分。
66.(2)将15重量份聚酰胺、6重量份dmp-30、20份重量份t-31进行混合，得到b组分。
67.(3)使用时，将a组分和b组分进行均匀混合，即得一种环保型环氧灌浆材料。
68.实施例九：
69.一种环保型环氧灌浆材料的制备方法，包括：
70.(1)将100重量份环氧树脂e-51、30重量份己二醇二缩水甘油醚、30重量份的丙酮、30重量份无水乙醇进行混合，然后加入2重量份的多壁碳纳米管进行高速搅拌，得到a组分。
71.(2)将15重量份聚酰胺、6重量份dmp-30、20份重量份t-31进行混合，得到b组分。
72.(3)使用时，将a组分和b组分进行均匀混合，即得一种环保型环氧灌浆材料。
73.试验例1
74.将制备的环氧灌浆材料进行物理、力学指标进行测定，该指标包括：浆液初始粘度、可操作时间、抗压强度、粘接强度。
75.其中：初始粘度是指a、b两组分浆液均匀混匀后立即采用单圆筒旋转粘度计法测定浆液粘度，参照gb/t 2794-2013标准测定；可操作时间为两组分浆液从混合至粘度到达200mpa
·
s时所经历的时间，参照gb/t 2794-2013标准测定；粘接强度参照dl/t 5150-2001；抗压强度参照gb/t 2567-2008；将a组分浆液进行大鼠急性经口毒性试验，参照gb/t 21757-2008。
76.环氧灌浆材料主要性能指标如表1所示：
77.本专利对环氧灌浆材料的断裂韧性采用了astm d5045的标准进行测试，以单边缺口弯曲(senb)型进行试样测试。试样的规格为60mm
×
10mm
×
5mm，测试试样的跨距为40mm，如图1所示。
78.表1各组实施例样品的主要性能指标
[0079][0080]
根据表1的结果可知：本专利在环保型环氧灌浆材料的基础上，ld50值大于5000mg/kg。采用纳米粒子对材料进行改性，使材料的抗压强度从原有的42.32mpa增长到最大95.74mpa，材料的力学性能得到较大提升。此外，通过对材料的韧性进行表征，材料的临界应力强度因子值从0.425mpa
·m1/2
增长到1.174mpa
·m1/2
，材料的脆性得到较大改善。本专利通过纳米粒子改性手段，使环保型环氧灌浆材料的性能得到较大提升。
[0081]
根据图2结果可知，未添加纳米粒子试样的断面光滑，呈脆性断裂形貌。随着纳米
粒子添加到环氧灌浆材料中，材料的断面形貌变得粗糙，可看出材料逐渐由脆性转变为韧性。该断面形貌所呈现的信息与材料测试的临界应力强度因子结果相符。
[0082]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。