改性聚氨酯/環(huán)氧樹脂復(fù)合灌漿水泥砂漿及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種改性聚氨酯/環(huán)氧樹脂復(fù)合灌漿水泥砂漿及其制備方法，屬于建筑材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]普通砂漿因拉壓比低，干縮變形大，抗?jié)B性、抗裂性、耐腐蝕性差，密度大，其使用范圍受到很大的限制。隨著工業(yè)的發(fā)展，要進(jìn)一步提高砂漿的性能，就要改進(jìn)膠結(jié)材料的性能，因此出現(xiàn)了聚合物砂漿。利用聚合物對(duì)水泥砂漿進(jìn)行改性使之在保持水泥原有的無機(jī)材料抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、耐老化的優(yōu)點(diǎn)時(shí)，增加了有機(jī)材料粘結(jié)力大、變形性好、密封性強(qiáng)的特點(diǎn)，從而使水泥砂漿的粘結(jié)力、抗凍性和抗?jié)B力都有了較大的提高。目前應(yīng)用比較多的灌漿水泥砂漿主要有兩種:一種是環(huán)氧樹脂灌漿水泥砂漿，另外一種是聚氨酯灌漿水泥砂漿，然而采用單一的環(huán)氧樹脂灌漿水泥砂漿其韌性較差，采用單一的聚氨酯灌漿水泥砂漿其強(qiáng)度又不夠，因此，如何結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)，確定一種高性能的灌漿水泥砂漿是建筑工程迫切需要解決的問題。環(huán)氧樹脂具有許多優(yōu)點(diǎn)，如優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，耐腐蝕性，電器絕緣性以及收縮率低等。然而由于單一環(huán)氧樹脂固化后交聯(lián)密度高，呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，存在內(nèi)應(yīng)力大，質(zhì)脆，耐沖擊性差，容易開裂等缺點(diǎn)，難以滿足混凝土增韌的工程技術(shù)要求，使其應(yīng)用受到一定的限制。長(zhǎng)期以來，對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行增韌改性一直是一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容。聚氨酯是一類性能優(yōu)良的高分子，有高耐沖擊強(qiáng)度和優(yōu)異的耐低溫性能，用聚氨酯改性環(huán)氧樹脂可以使兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。利用環(huán)氧樹脂乳液經(jīng)過聚氨酯改性過程中，能夠形成微觀互穿網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，從而使混凝土材料表現(xiàn)出良好的韌性、強(qiáng)度、抗疲勞性及各向同性，再將改性木纖維再加入，形成復(fù)合增韌材料，可以更好地發(fā)揮兩種材料協(xié)同增韌的效果，給混凝土的性能帶來極大的改善。
[0003]木纖維先后經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑和馬來酸酐接枝三元共聚物改性后，其力學(xué)性能更加優(yōu)良，且耐老化和耐水解性能得到顯著改善，是一種理想的混凝土增韌纖維材料。因此，在改性聚氨酯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步復(fù)合改性木纖維，更加有利于灌漿沙漿的抗裂性，增加韌性，減少工程后期維護(hù)費(fèi)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改性聚氨酯/環(huán)氧樹脂復(fù)合灌漿水泥砂漿及其制備方法，在改性聚氨酯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步復(fù)合改性木纖維，更加有利于灌漿沙漿的抗裂性，增加韌性，減少工程后期維護(hù)費(fèi)用。
[0005]為了達(dá)到本發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案:
1.制備改性木纖維
1)將干燥的木粉添加到高速混合機(jī)中，80-90°C下進(jìn)行攪拌，并分兩次加入木粉重量2%的鋁酸酯偶聯(lián)劑，兩次加入時(shí)間間隔3-4min，加入后再攪拌5_6min，即得活化后的木粉；
2)取200重量份經(jīng)活化處理后的木粉，加入至60-80重量份偶聯(lián)劑水溶液中，攪拌0.4h ;然后加熱到60-62°C，攪拌5-8 h ;過濾，過濾后的木粉加入離心機(jī)中，轉(zhuǎn)速為500 r/min，離心15 min后取出；
3)取出后的木粉在50-55°C下真空干燥24小時(shí)后，冷卻至20_28°C;將木粉和100-150重量份的馬來酸酐接枝共聚物裝入高速混合機(jī)中，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為300 r/min,轉(zhuǎn)動(dòng)混合1-2 h后，加熱至80-100°C，在400-450 r/min轉(zhuǎn)速下混合10-15 min后，然后冷卻至45°C時(shí)放料，得到初混料；
4)將初混料裝入雙螺桿擠出機(jī)中，雙螺桿擠出機(jī)中的溫度為160-170°C、轉(zhuǎn)速為50-60r/min,混煉0.5 h后擠出；
5)得到擠出料后，對(duì)擠出料料進(jìn)行粉碎處理，得到粒度為50-70目的改性木纖維。
[0006]步驟2)所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，優(yōu)選美國(guó)聯(lián)碳公司牌號(hào)為A-151或A-171的娃燒偶聯(lián)劑。
[0007]所述的木粉粒徑為50-70目。
[0008]2.制備含改性木纖維與聚氨酯改性環(huán)氧樹脂增韌乳液 O取100-120重量份聚酯多元醇，在90-110°C加熱30min ；
2)降溫至45°C后，將20-25重量份二苯基甲烷二異氰酸酯加入，再升溫至70°C，反應(yīng)3小時(shí)后，冷卻至室溫；
3)在步驟2)的溶液中再加入10-12重量份三羥甲基丙烷和100-150重量份2，3-丁二醇，并振蕩攪拌均勻得混合液；然后將混合液與150-200重量份環(huán)氧樹脂，10-15重量份三苯基膦一起加入至80-100重量份正丁醇中；
4)在攪拌的同時(shí)升溫至90°C，升溫過程用時(shí)0.6 h;然后降溫至75°C，繼續(xù)攪拌I h;冷卻至25-30°C得乳液，用氨水將乳液的pH調(diào)節(jié)至8 ;
5)25-30°C下將30-50重量份改性木纖維加入到步驟4)的乳液中，并在25°C繼續(xù)攪拌I h后，得到含改性木纖維的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂增韌乳液。
[0009]所述的氨水為市售的含氨25-28%的水溶液。
[0010]本發(fā)明的改性聚氨酯/環(huán)氧樹脂復(fù)合灌漿水泥砂漿，按重量份計(jì)，包括水泥80?100份、50?200目的細(xì)沙120?180份、水20?50份、硅酸鈉4-7份、硫酸鋁2-3份、氯化鈣1-2份、氫氧化鈉1-2份、含改性木纖維的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂增韌乳液10-15份、早強(qiáng)劑1.5?6份、減水劑0.9?2.4份。
[0011]所述的增韌乳液中改性木纖維的質(zhì)量含量為15~25% ；
所述早強(qiáng)劑為氯鹽、硫酸鹽、硝酸、亞硝酸鹽、三乙醇胺、甲酸鈣、乙酸、乙酸鹽中的一種或多種；
所述減水劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物和磺化三聚氰胺甲醛縮合物的一種或多種；
所用水泥為42.5級(jí)普通娃酸鹽水泥。
[0012]—種改性聚氨酯/環(huán)氧樹脂復(fù)合灌漿水泥砂漿的制備方法，包括以下步驟:
1)將水泥和細(xì)沙混合均勻形成干粉料，然后加水?dāng)嚢杈鶆颍?br> 2)將早強(qiáng)劑和減水劑依次加入步驟(I)形成的混合物中，攪拌均勻，時(shí)間各為5?8分鐘；
3)含改性木纖維的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂增韌乳液、硅酸鈉、硫酸鋁、氯化鈣、氫氧化鈉同時(shí)加入步驟(2 )制得的混合物中，快速攪拌均勻，然后通過壓力栗栗送到指定工程位置即可。
[0013]目前應(yīng)用比較多的灌漿水泥砂漿主要有兩種:一種是環(huán)氧樹脂灌漿水泥砂漿，另外一種是聚氨酯灌漿水泥砂漿，然而采用單一的環(huán)氧樹脂灌漿水泥砂漿其韌性較差，采用單一的聚氨酯灌漿水泥砂漿其強(qiáng)度又不夠，而本發(fā)明解決了該問題。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
1)本發(fā)明在改性聚氨酯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步復(fù)合改性木纖維，得到了一種混凝土復(fù)合增韌劑，而且該增韌劑能在注漿時(shí)使得水泥沙漿快速固化，更加有利于灌漿沙漿的抗裂性，增加韌性，減少工程后期維護(hù)費(fèi)用；
2)采用本發(fā)明的砂漿灌漿后具有很高的強(qiáng)度，可以達(dá)到40MPa，具有很好的韌性與抗裂性。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明用下列實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下列實(shí)施例。
[0016]實(shí)施例1
1.制備改性木纖維
1)將干燥的木粉添加到高速混合機(jī)中，80°c下進(jìn)行攪拌，并分兩次加入木粉重量2%的鋁酸酯偶聯(lián)劑，兩次加入時(shí)間間隔3min，加入后再攪拌5min，即得活化后的木粉；
2)取200重量份經(jīng)活化處理后的木粉，加入至60重量份偶聯(lián)劑水溶液中(將0.5重量份偶聯(lián)劑加入到so重量份水中，攪拌至其完全溶解)，攪拌0.4 h;然后加熱到ere，攪拌6h ;過濾，過濾后的木粉加入離心機(jī)中，轉(zhuǎn)速為500 r/min，離心15 min后取出；
3)取出后的木粉在53°C下真空干燥24小時(shí)后，冷卻至24°C;將木粉和100重量份馬來酸酐接枝共聚物裝入高速混合機(jī)中，高速混合機(jī)轉(zhuǎn)速為300 r/min，轉(zhuǎn)動(dòng)混合Ih后，加熱至90°C，在400 r/min轉(zhuǎn)速下混合12 min后，然后冷卻至45°C時(shí)放料，得到初混料；
4)將初混料裝入雙螺桿擠出機(jī)中，雙螺桿擠出機(jī)中的溫度為165°C、轉(zhuǎn)速為55r/min,混煉0.5 h后擠出；
5)得到擠出料后，對(duì)擠出料料進(jìn)行粉碎處理，得到粒度為60目的改性木纖維。
[0017]2.制備含改性木纖維與聚氨酯改性環(huán)氧樹脂增韌乳液
1)取110重量份聚酯多元醇，在100°C加熱30min；
2)降溫至45°C后，將23重量份二苯基甲烷二異氰酸酯加入，再升溫至70°C，反應(yīng)3小時(shí)后，冷卻至室溫；
3)在步驟2)的溶液中再加入11重量份三羥甲基丙烷和100重量份2，3-丁二醇，并振蕩攪拌均勻得混合液；然后將混合液與170重量份環(huán)氧樹脂，13重量份三苯基膦一起加入至90重量份正丁醇中；
4)在攪拌的同時(shí)升溫至90°C，