一種環(huán)氧樹脂聚合物混凝土的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種環(huán)氧樹脂聚合物混凝土的制備方法，包括以下步驟：(1)、制備改性環(huán)氧樹脂；(2)、制備改性聚芳酰胺纖維；(3)、制備活性稀釋劑；(4)、按照重量百分比取改性環(huán)氧樹脂82％、改性聚芳酰胺纖維5％、活性稀釋劑10％和2?苯基苯并咪唑?5?磺酸3％，攪拌均勻后得到環(huán)氧樹脂混合物；(5)、制備固化混合物；(6)、制備基料混合物；(7)、施工時，按照重量份數(shù)取500?600份的環(huán)氧樹脂混合物、100?120份的固化混合物以及1200?1500份的基料混合后攪拌調(diào)和得到環(huán)氧樹脂聚合物混凝土。本發(fā)明制備得到的環(huán)氧樹脂聚合物混凝土材料強度高、變形能力強、高低溫性能好，與現(xiàn)有的環(huán)氧瀝青混凝土相比，其后期固化速度遠遠高于現(xiàn)有環(huán)氧瀝青混凝土。
【專利說明】
一種環(huán)氧樹脂聚合物混凝土的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及聚合物混凝土技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)氧樹脂聚合物混凝土的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚合物混凝土是以聚合物(合成樹脂)代替水泥和水，作為膠結(jié)材料與集料結(jié)合的混凝土。常用一種樹脂或者幾種樹脂及其固化劑與集料混合固化而成。樹脂混凝土從開始研究迄今已越來越得到世界各國的重視，發(fā)展較快的有日本、前蘇聯(lián)、德國、法國等國家。各國重點使用的樹脂材料并不盡相同。日本、德國以不飽和聚酯樹脂為主，前蘇聯(lián)以呋喃樹脂為主。近年來，我國樹脂混凝土的研究和應(yīng)用發(fā)展較快，由于樹脂材料性質(zhì)的變化，可以賦予樹脂混凝土性能許多新的特點。中國專利CN200710029453.7中公開了一種環(huán)氧樹脂砂漿用于交通和建筑物的快速修補材料的制備及方法；中國專利CN1923484A公開了一種機場跑道快速修復(fù)用的環(huán)氧樹脂混凝土。目前，國內(nèi)的樹脂混凝土多用于修補材料中，其固化速度快，不能滿足大面積橋面鋪裝施工操作要求;再者，其固化后的混凝土強度雖高，但變形能力差，不能滿足大跨徑鋼橋變形性能要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為解決上述技術(shù)問題的不足，提供一種環(huán)氧樹脂聚合物混凝土的制備方法，制備得到的聚合物混凝土具有常溫固化及后期固化快的特點，并且具有良好的變形能力。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題的不足，所采用的技術(shù)方案是:一種環(huán)氧樹脂聚合物混凝土的制備方法，包括以下步驟:
[0005](I)、取環(huán)氧樹脂加入反應(yīng)釜中，攪拌升溫至85V，然后滴加丙烯酸、三乙基芐基氯化銨和對苯二酚的混合液，攪拌反應(yīng)4-5小時，得到預(yù)制物A;取聚環(huán)氧丙烷二醇加入反應(yīng)釜中，邊攪拌抽真空邊加熱至130°C并保溫Ih;然后冷卻至80°C，向反應(yīng)釜中滴加甲苯二異氰酸酯邊攪拌邊保溫，滴加完畢后逐步升溫至90°C并保溫2小時，冷卻出料，得到預(yù)制物B;將預(yù)制物A與預(yù)制物B按2:1的比例加入反應(yīng)釜中，再加入I，4_丁二醇和三羥甲基丙烷，混合均勻再放置于85°C真空干燥箱中脫氣25min，常溫下固化8h，得到改性環(huán)氧樹脂，備用；
[0006](2)、取六亞甲基二異氰酸酯加入反應(yīng)釜中，將溶液加熱到60°C，將聚芳酰胺纖維放入反應(yīng)釜中恒溫反應(yīng)1.5小時，取出纖維，依次用去離子水和無水丙酮反復(fù)清洗兩次，冷風(fēng)吹干，得到改性聚芳酰胺纖維，備用；
[0007](3)、取環(huán)氧氯丙烷、二丁醇、多聚醚酯和三氯丙烷，混合后攪拌均勻，得到活性稀釋劑，備用；
[0008](4)、按照重量百分比取改性環(huán)氧樹脂82%、改性聚芳酰胺纖維5%、活性稀釋劑10%和2-苯基苯并咪唑-5-磺酸3%，攪拌均勻后得到環(huán)氧樹脂混合物，備用；
[0009](5)、按照重量百分比取三乙烯四胺30 %和2-甲基咪唑70 %，攪拌均勻后，得到固化混合物，備用；
[0010](6)、按照重量百分比取:15%的普通硅酸鹽水泥、45%的碎石、30%的河沙、5%的粉煤灰和5 %的絹云母粉，混合后攪拌均勻，得到基料混合物，備用；
[0011](7)、施工時，按照重量份數(shù)取500-600份的環(huán)氧樹脂混合物、100-120份的固化混合物以及1200-1500份的基料混合后攪拌調(diào)和得到環(huán)氧樹脂聚合物混凝土。
[0012]所述步驟(I)中環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當量為220-240g/mol，混合液中丙烯酸、三乙基芐基氯化銨和對苯二酚的質(zhì)量比為75:2:1，環(huán)氧樹脂與混合液的加入質(zhì)量比為8:5。
[0013]所述步驟(I)中I，4_丁二醇的加入量為預(yù)制物A重量的0.1%，三羥甲基丙烷的加入量為預(yù)制物A重量的0.2%。
[0014]所述步驟(3)中活性稀釋劑的組成按重量百分比為:10%的環(huán)氧氯丙烷，55%的二丁醇，5 %的多聚醚酯和30 %的三氯丙烷。
[0015]所述步驟(6)中的碎石料為玄武巖碎石，碎石料的粒徑為O?10_。
[0016]所述步驟(6)中的河沙需要滿足以下條件:堆密度為1600-1700kg/m3，細度模數(shù)為2.8-3.1，含泥量小于1.5%。
[0017]所述步驟(6)中的粉煤灰需要滿足以下條件:比表面積大于350cm2/g，密度為2.5-2.6g/Cm30
[0018]有益效果
[0019](I)本發(fā)明制備得到的環(huán)氧樹脂聚合物混凝土材料強度高、變形能力強、高低溫性能好，與現(xiàn)有的環(huán)氧瀝青混凝土相比，它無需加熱拌和，由于選用常溫固化劑，其后期固化速度遠遠高于現(xiàn)有環(huán)氧瀝青混凝土，開放交通的時間可以大大縮短；
[0020](2)本發(fā)明在制備環(huán)氧樹脂聚合物混凝土過程中以普通硅酸鹽水泥、碎石、河沙、粉煤灰和絹云母粉作為基料，其中碎石和硅酸鹽水泥在混凝土中起到了填實、抗壓的作用，基料通過環(huán)氧樹脂的固化將其固定在三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，再加上固化劑來提高環(huán)氧砂漿的韌性，從而使得環(huán)氧樹脂砂漿具有良好的抗沖耐磨性能和耐久性;并且本發(fā)明對基料中各個成分的物理參數(shù)進行了優(yōu)化，優(yōu)化后基料可有效調(diào)節(jié)環(huán)氧砂漿固化物的流動性，增強施工的可操作性；
[0021](3)本發(fā)明在制備環(huán)氧樹脂聚合物混凝土過程中使用了改性環(huán)氧樹脂，經(jīng)過改性后的環(huán)氧樹脂的結(jié)構(gòu)中含有芳環(huán)和側(cè)位羥基，可以提高分子的附著力，而且分子結(jié)構(gòu)中引入的乙氧基可以增加分子結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)性及柔順性;與端異氰酸酯基的預(yù)聚體可發(fā)生互穿網(wǎng)絡(luò)聚合反應(yīng)，使聚合物具有優(yōu)異的柔韌性，同時聚合物中含有的酯鍵可以提高聚合物的柔韋刃性，氣酯鍵、輕基和保留的環(huán)氧基可以提尚聚合物的附著力；
[0022](4)本發(fā)明在制備環(huán)氧樹脂聚合物混凝土過程中加入了改性聚芳酰胺纖維，纖維中含有大量的羥基活性基團，具有很強的親水性，可以與混凝土成型過程中的水化產(chǎn)物，如氫氧化鈣、硅酸鈣凝膠、鈣礬石等相互通過氫鍵等分子間作用力進行連接，有利于增強混凝土的微觀應(yīng)力應(yīng)變性能;經(jīng)過改性的聚芳酰胺纖維，由于纖維外表接枝上了剛性的苯環(huán)基團，因此強度明顯提高，并且還能大大得提高纖維和樹脂之間的結(jié)合強度。
【具體實施方式】
[0023]實施例1
[0024]一種環(huán)氧樹脂聚合物混凝土的制備方法，包括以下步驟:
[0025](1)、取環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當量為220-240g/mol)加入反應(yīng)釜中，攪拌升溫至85°C，然后滴加丙烯酸、三乙基芐基氯化銨和對苯二酚的混合液(混合液中丙烯酸、三乙基芐基氯化銨和對苯二酚的質(zhì)量比為75:2:1)，攪拌反應(yīng)4小時(環(huán)氧樹脂與混合液的加入質(zhì)量比為8:5)，得到預(yù)制物A;取聚環(huán)氧丙烷二醇加入反應(yīng)釜中，邊攪拌抽真空邊加熱至130°C并保溫Ih;然后冷卻至80°C，向反應(yīng)釜中滴加甲苯二異氰酸酯邊攪拌邊保溫，滴加完畢后逐步升溫至90°C并保溫2小時，冷卻出料，得到預(yù)制物B;將預(yù)制物A與預(yù)制物B按2:1的比例加入反應(yīng)釜中，再加入I，4_丁二醇和三羥甲基丙烷(I，4_丁二醇的加入量為預(yù)制物A重量的0.1%，三羥甲基丙烷的加入量為預(yù)制物A重量的0.2%)，混合均勻再放置于85°C真空干燥箱中脫氣25min，常溫下固化Sh，得到改性環(huán)氧樹脂，備用；
[0026](2)、取六亞甲基二異氰酸酯加入反應(yīng)釜中，將溶液加熱到60°C，將聚芳酰胺纖維放入反應(yīng)釜中恒溫反應(yīng)1.5小時，取出纖維，依次用去離子水和無水丙酮反復(fù)清洗兩次，冷風(fēng)吹干，得到改性聚芳酰胺纖維，備用；
[0027](3)、按重量百分比取10%的環(huán)氧氯丙烷，55%的二丁醇，5%的多聚醚酯和30%的三氯丙烷，混合后攪拌均勻，得到活性稀釋劑，備用；
[0028](4)、按照重量百分比取改性環(huán)氧樹脂82%、改性聚芳酰胺纖維5%、活性稀釋劑10%和2-苯基苯并咪唑-5-磺酸3%，攪拌均勻后得到環(huán)氧樹脂混合物，備用；
[0029](5)、按照重量百分比取三乙烯四胺30%和2-甲基咪唑70%，攪拌均勻后，得到固化混合物，備用；
[0030](6)、按照重量百分比取:15 %的普通硅酸鹽水泥、45 %的碎石(碎石料為玄武巖碎石，碎石料的粒徑為O?1 m m )、3 O %的河沙(河沙需要滿足以下條件:堆密度為16 O O -1700kg/m3，細度模數(shù)為2.8-3.1，含泥量小于1.5%),5%的粉煤灰(粉煤灰需要滿足以下條件:比表面積大于350cm2/g，密度為2.5-2.6g/cm3)和5 %的絹云母粉，混合后攪拌均勾，得到基料混合物，備用；
[0031](7)、施工時，按照重量份數(shù)取500份的環(huán)氧樹脂混合物、100份的固化混合物以及1200份的基料混合后攪拌調(diào)和得到環(huán)氧樹脂聚合物混凝土。
[0032]實施例2
[0033 ] 一種環(huán)氧樹脂聚合物混凝土的制備方法，包括以下步驟:
[0034](1)、取環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當量為220-240g/mol)加入反應(yīng)釜中，攪拌升溫至85°C，然后滴加丙烯酸、三乙基芐基氯化銨和對苯二酚的混合液(混合液中丙烯酸、三乙基芐基氯化銨和對苯二酚的質(zhì)量比為75:2:1)，攪拌反應(yīng)5小時(環(huán)氧樹脂與混合液的加入質(zhì)量比為8:5)，得到預(yù)制物A;取聚環(huán)氧丙烷二醇加入反應(yīng)釜中，邊攪拌抽真空邊加熱至130°C并保溫Ih;然后冷卻至80°C，向反應(yīng)釜中滴加甲苯二異氰酸酯邊攪拌邊保溫，滴加完畢后逐步升溫至90°C并保溫2小時，冷卻出料，得到預(yù)制物B;將預(yù)制物A與預(yù)制物B按2:1的比例加入反應(yīng)釜中，再加入I，4_丁二醇和三羥甲基丙烷(I，4_丁二醇的加入量為預(yù)制物A重量的0.1%，三羥甲基丙烷的加入量為預(yù)制物A重量的0.2%)，混合均勻再放置于85°C真空干燥箱中脫氣25min，常溫下固化Sh，得到改性環(huán)氧樹脂，備用；
[0035](2)、取六亞甲基二異氰酸酯加入反應(yīng)釜中，將溶液加熱到60°C，將聚芳酰胺纖維放入反應(yīng)釜中恒溫反應(yīng)1.5小時，取出纖維，依次用去離子水和無水丙酮反復(fù)清洗兩次，冷風(fēng)吹干，得到改性聚芳酰胺纖維，備用；
[0036](3)、按重量百分比取10%的環(huán)氧氯丙烷，55%的二丁醇，5%的多聚醚酯和30%的三氯丙烷，混合后攪拌均勻，得到活性稀釋劑，備用；
[0037](4)、按照重量百分比取改性環(huán)氧樹脂82%、改性聚芳酰胺纖維5%、活性稀釋劑10%和2-苯基苯并咪唑-5-磺酸3%，攪拌均勻后得到環(huán)氧樹脂混合物，備用；
[0038](5)、按照重量百分比取三乙烯四胺30 %和2-甲基咪唑70 %，攪拌均勻后，得到固化混合物，備用；
[0039](6)、按照重量百分比取:15 %的普通硅酸鹽水泥、45 %的碎石(碎石料為玄武巖碎石，碎石料的粒徑為O?1mm)、30%的河沙(河沙需要滿足以下條件:堆密度為1600-1700kg/m3，細度模數(shù)為2.8-3.1，含泥量小于1.5%),5%的粉煤灰(粉煤灰需要滿足以下條件:比表面積大于350cm2/g，密度為2.5-2.6g/cm3)和5 %的絹云母粉，混合后攪拌均勾，得到基料混合物，備用；
[0040](7)、施工時，按照重量份數(shù)取550份的環(huán)氧樹脂混合物、110份的固化混合物以及1300份的基料混合后攪拌調(diào)和得到環(huán)氧樹脂聚合物混凝土。
[0041 ] 實施例3
[0042 ] 一種環(huán)氧樹脂聚合物混凝土的制備方法，包括以下步驟:
[0043](1)、取環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當量為220-240g/mol)加入反應(yīng)釜中，攪拌升溫至85°C，然后滴加丙烯酸、三乙基芐基氯化銨和對苯二酚的混合液(混合液中丙烯酸、三乙基芐基氯化銨和對苯二酚的質(zhì)量比為75:2:1)，攪拌反應(yīng)4小時(環(huán)氧樹脂與混合液的加入質(zhì)量比為8:5)，得到預(yù)制物A;取聚環(huán)氧丙烷二醇加入反應(yīng)釜中，邊攪拌抽真空邊加熱至130°C并保溫Ih;然后冷卻至80°C，向反應(yīng)釜中滴加甲苯二異氰酸酯邊攪拌邊保溫，滴加完畢后逐步升溫至90°C并保溫2小時，冷卻出料，得到預(yù)制物B;將預(yù)制物A與預(yù)制物B按2:1的比例加入反應(yīng)釜中，再加入I，4_丁二醇和三羥甲基丙烷(I，4_丁二醇的加入量為預(yù)制物A重量的0.1%，三羥甲基丙烷的加入量為預(yù)制物A重量的0.2%)，混合均勻再放置于85°C真空干燥箱中脫氣25min，常溫下固化Sh，得到改性環(huán)氧樹脂，備用；
[0044](2)、取六亞甲基二異氰酸酯加入反應(yīng)釜中，將溶液加熱到60°C，將聚芳酰胺纖維放入反應(yīng)釜中恒溫反應(yīng)1.5小時，取出纖維，依次用去離子水和無水丙酮反復(fù)清洗兩次，冷風(fēng)吹干，得到改性聚芳酰胺纖維，備用；
[0045](3)、按重量百分比取10%的環(huán)氧氯丙烷，55%的二丁醇，5%的多聚醚酯和30%的三氯丙烷，混合后攪拌均勻，得到活性稀釋劑，備用；
[0046](4)、按照重量百分比取改性環(huán)氧樹脂82%、改性聚芳酰胺纖維5%、活性稀釋劑10%和2-苯基苯并咪唑-5-磺酸3%，攪拌均勻后得到環(huán)氧樹脂混合物，備用；
[0047](5)、按照重量百分比取三乙烯四胺30 %和2-甲基咪唑70 %，攪拌均勻后，得到固化混合物，備用；
[0048](6)、按照重量百分比取:15 %的普通硅酸鹽水泥、45 %的碎石(碎石料為玄武巖碎石，碎石料的粒徑為O?1 m m )、3 O %的河沙(河沙需要滿足以下條件:堆密度為16 O O -1700kg/m3，細度模數(shù)為2.8-3.1，含泥量小于1.5%),5%的粉煤灰(粉煤灰需要滿足以下條件:比表面積大于350cm2/g，密度為2.5-2.6g/cm3)和5 %的絹云母粉，混合后攪拌均勾，得到基料混合物，備用；
[0049](7)、施工時，按照重量份數(shù)取600份的環(huán)氧樹脂混合物、120份的固化混合物以及1500份的基料混合后攪拌調(diào)和得到環(huán)氧樹脂聚合物混凝土。
【主權(quán)項】
1.一種環(huán)氧樹脂聚合物混凝土的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)、取環(huán)氧樹脂加入反應(yīng)釜中，攪拌升溫至85°C，然后滴加丙烯酸、三乙基芐基氯化銨和對苯二酚的混合液，攪拌反應(yīng)4-5小時，得到預(yù)制物A;取聚環(huán)氧丙烷二醇加入反應(yīng)釜中，邊攪拌抽真空邊加熱至130°C并保溫Ih;然后冷卻至80°C，向反應(yīng)釜中滴加甲苯二異氰酸酯邊攪拌邊保溫，滴加完畢后逐步升溫至90°C并保溫2小時，冷卻出料，得到預(yù)制物B;將預(yù)制物A與預(yù)制物B按2:1的比例加入反應(yīng)釜中，再加入I，4_丁二醇和三羥甲基丙烷，混合均勻再放置于85°C真空干燥箱中脫氣25min，常溫下固化8h，得到改性環(huán)氧樹脂，備用； (2)、取六亞甲基二異氰酸酯加入反應(yīng)釜中，將溶液加熱到60°C，將聚芳酰胺纖維放入反應(yīng)釜中恒溫反應(yīng)1.5小時，取出纖維，依次用去離子水和無水丙酮反復(fù)清洗兩次，冷風(fēng)吹干，得到改性聚芳酰胺纖維，備用； (3)、取環(huán)氧氯丙烷、二丁醇、多聚醚酯和三氯丙烷，混合后攪拌均勻，得到活性稀釋劑，備用; (4)、按照重量百分比取改性環(huán)氧樹脂82%、改性聚芳酰胺纖維5%、活性稀釋劑10%和2-苯基苯并咪唑-5-磺酸3%，攪拌均勻后得到環(huán)氧樹脂混合物，備用； (5)、按照重量百分比取三乙烯四胺30%和2-甲基咪唑70%，攪拌均勻后，得到固化混合物，備用； (6)、按照重量百分比取:15%的普通硅酸鹽水泥、45 %的碎石、30 %的河沙、5 %的粉煤灰和5 %的絹云母粉，混合后攪拌均勻，得到基料混合物，備用； (7)、施工時，按照重量份數(shù)取500-600份的環(huán)氧樹脂混合物、100-120份的固化混合物以及1200-1500份的基料混合后攪拌調(diào)和得到環(huán)氧樹脂聚合物混凝土。2.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)氧樹脂聚合物混凝土的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當量為220-240g/mol，混合液中丙烯酸、三乙基芐基氯化銨和對苯二酚的質(zhì)量比為75:2:1，環(huán)氧樹脂與混合液的加入質(zhì)量比為8:5。3.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)氧樹脂聚合物混凝土的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中I，4_ 丁 二醇的加入量為預(yù)制物A重量的0.1 %，三羥甲基丙烷的加入量為預(yù)制物A重量的0.2% ο4.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)氧樹脂聚合物混凝土的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中活性稀釋劑的組成按重量百分比為:10%的環(huán)氧氯丙烷，55%的二丁醇，5%的多聚醚酯和30%的三氯丙烷。5.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)氧樹脂聚合物混凝土的制備方法，其特征在于:所述步驟(6)中的碎石料為玄武巖碎石，碎石料的粒徑為O?10_。6.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)氧樹脂聚合物混凝土的制備方法，其特征在于:所述步驟(6)中的河沙需要滿足以下條件:堆密度為1600-1700kg/m3，細度模數(shù)為2.8-3.1，含泥量小于I.5% ο7.如權(quán)利要求1所述的一種環(huán)氧樹脂聚合物混凝土的制備方法，其特征在于:所述步驟(6)中的粉煤灰需要滿足以下條件:比表面積大于350cm2/g，密度為2.5-2.6g/cm3。
【文檔編號】C04B16/06GK105906260SQ201610235049
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月7日
【發(fā)明人】主義, 劉娉婷, 王坤鵬, 張賀強, 王曉輝, 范建存, 閻憲平, 王紅恩, 趙紹飛, 師月朋, 李寬, 孟欣, 馬艷民, 劉彥芳, 張海濤, 李會賓, 高寧波, 楊壘, 魏鵬, 郝宗才, 傅豪函
【申請人】主義