本发明专利技术公开了一种通过表面改性纤维増韧的环氧砂浆及其制备方法。本发明专利技术所述表面改性纤维増韧的环氧砂浆，由以下按重量份计算的成分组成：环氧树脂：80‑120份；稀释剂：10‑30份；固化剂：10‑40份；消泡剂：1‑3份；偶联剂：1‑3份；促进剂：1‑10份；水泥：100‑200份；石英砂：300‑500份；表面改性纤维：0.5‑3份。本发明专利技术通过表面修饰有聚多巴胺涂层的纤维对环氧砂浆改性，由于聚多巴胺涂层能够显著提高纤维与环氧砂浆基体间的粘结能力，表面修饰纤维掺入后能够更加有效地阻止砂浆中的微裂纹通过裂纹桥接效应发展为大的裂纹，从而明显提高砂浆的韧性，具有更高的抗折强度与抗压强度比。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑材料领域，具体地，涉及一种表面改性纤维増韧的环氧砂浆，适用于提高环氧砂浆的韧性。
技术介绍
对于建筑物和基础设施，使用高质量的修复材料来修补和加固老旧或者破坏的部分是一种非常经济并且行之有效的延长它们服役寿命的方法。因此，用户对修补加固材料的性能提出的越来越高的要求，比如强的粘结性、高的抗折/抗压强度比、高断裂韧性等，并且还要求能够与混凝土基体具有良好的配伍性。目前市场上已有多种修补加固材料，包括传统的水泥基材料、环氧树脂基材料、不饱和聚酯树脂和聚合物乳液等，也有一些新型的材料如磷酸镁水泥材料等。其中以环氧树脂为主要成分，加入固化剂、稀释剂、骨料、助剂等而制成的环氧砂浆，由于其特有的强度高、界面粘结性能强、抗冲磨性能好以及耐久性等特点而成为广受欢迎的修补增强材料。由于环氧树脂是一种高度交联的热固性材料，这种结构赋予其高模量、高强度和热稳定性等特点。然而正是由于这样的结构特点，使得环氧砂浆具有明显的脆性，作为修补材料，其弱的抵御裂纹产生和生长的能力是不利的。而通过掺入増韧剂或使用柔性固化剂，虽然能够改善柔韧性，但是往往带来力学性能的明显下降。随机分布的非连续的聚合物纤维能够有效防止已固化砂浆中的微裂纹通过裂纹桥接效应发展为大的裂纹，但是简单的混合工业化的纤维，纤维与环氧基材界面作用力差，会形成缺陷，提高作用有限，甚至还会造成整体性能劣化，而如果通过将聚合物纤维表面改性修饰，提高其与砂浆间的粘结力，增强协调效应更加有效，因而能够增加砂浆的韧性、强度等综合性能。中国专利申请公开号CN200810036485公开了一种纤维增强的树脂砂浆地坪材料，其使用的是未经改性的碳纤维或玻璃纤维，尽管提高了环氧树脂砂浆体系的抗拉强度和抗弯曲强度，但是其抗压强度为80MPa以上，抗拉强度仅达到10MPa以上，抗弯曲强度仅达到17MPa以上，对砂浆的韧性和强度的改进效果仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有环氧砂浆材料韧性不足的问题，通过表面改性纤维对环氧树脂砂浆进行改性，提供一种具有较好的韧性、较高的抗折强度/抗压强度比的环氧砂浆修补加固材料。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种表面改性纤维増韧的环氧砂浆，由以下按重量份计算的成分组成：所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E51、双酚A型环氧树脂E44、双酚F型环氧树脂F51或双酚F型环氧树脂F44中一种或两种以上任意配比的混合物。所述活性稀释剂为丁基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、十二-十四烷基缩水甘油醚或乙二醇二缩水甘油醚中一种或两种以上任意配比的混合物。所述固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚醚胺D230中一种或两种以上任意配比的混合物。所述消泡剂为德国比克化学BYK-530或德谦6800中一种或两种任意配比的混合物。所述偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)中一种或两种以上任意配比的混合物。所述促进剂为为二甲基苯胺或2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)中一种或两种任意配比的混合物。所述水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5或者52.5。所述石英砂为级配石英砂，由粒径分别为0.3-0.6mm的细砂、1-2mm的中砂以及2-3mm的粗砂组成，其中细砂、中砂、粗砂的质量比为40～60:20～40:5～20。本专利技术所述的表面改性纤维増韧的环氧砂浆的制备方法，包括以下步骤：(1)表面改性纤维的制备：将纤维加入浓度为1-3mg/mL的4-(2-氨基乙基)-1,2-苯二酚溶液中，加入纤维的质量分数为1％～5％；机械搅拌10-30min后形成混合物；该混合物在室温条件下反应24-48h，然后过滤并用蒸馏水润洗，最后在50-80℃真空烘箱中干燥24-72h得到所述表面改性纤维，所述表面改性后的纤维表面修饰有一层聚多巴胺涂层；(2)将水泥、石英砂和步骤(1)中制得的表面改性纤维在室温下搅拌混匀，再加入环氧树脂、活性稀释剂、消泡剂、偶联剂，继续搅拌均匀，得组分A；(3)将固化剂和促进剂搅拌均匀，得组分B；(4)将步骤(2)制得的组分A与步骤(3)制得的组分B混合搅拌均匀，得到表面改性纤维増韧的环氧砂浆。步骤(1)中所述纤维为碳纤维、玻璃纤维、聚丙烯腈纤维或聚乙烯醇纤维中一种或几种任意比例的混合物；所述纤维的长度为5-15mm，直径为5-30μm。步骤(1)中所述4-(2-氨基乙基)-1,2-苯二酚溶液使用三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐(Tris-HCl)缓冲溶液(10mM，pH＝8.2)作为溶剂进行配置。上述步骤(4)在环氧砂浆使用前进行。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术将一种表面修饰有聚多巴胺涂层的纤维用于改性环氧砂浆，由于聚多巴胺涂层能够显著提高纤维与环氧砂浆基体间的粘结能力，表面修饰纤维掺入后能够更加有效地阻止砂浆中的微裂纹通过裂纹桥接效应发展为大的裂纹，从而明显提高砂浆的韧性。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的实施方式不限于此。表面改性纤维増韧环氧砂浆的性能测试参照《环氧树脂砂浆技术规程》DL/T5193－2004、《混凝土结构加固设计规范》GB/T50367-2006中相关规定执行。表1力学性能测试结果表明，表面改性纤维改性的环氧砂浆折压比明显增大，说明本文所专利技术的改性环氧砂浆韧性得到提高。实施例1表面改性纤维増韧的环氧砂浆的制备方法，包括以下步骤：(1)将20g聚丙烯腈纤维加入1980g浓度为3mg/mL的4-(2-氨基乙基)-1,2-苯二酚溶液中，该溶液使用10mM、pH＝8.2的Tris-HCl缓冲溶液作为溶剂进行配置。然后机械搅拌20min使纤维均匀分散于溶液中，并于室温反应24h。过滤并用蒸馏水润洗纤维，然后放置于50℃真空烘箱中干燥48h得到表面修饰改性的聚丙烯腈纤维。所述聚丙烯腈纤维的长度为8-10mm，直径为12-14μm。(2)将150重量份42.5水泥、300重量份石英砂和1重量份上述表面修饰聚丙烯腈纤维在室温下搅拌混匀，再加入80重量份双酚A型环氧树脂E51、10重量份丁基缩水甘油醚、2重量份消泡剂德谦6800、2重量份偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷KH550，继续搅拌均匀，得组分A；所述石英砂为级配石英砂，由粒径分别为0.3-0.6mm的细砂、1-2mm的中砂以及2-3mm的粗砂组成，其中细砂、中砂、粗砂的质量比为50:40:10。(3)将11重量份的固化剂三乙烯四胺和5重量份DMP30混合均匀，得组分B；(4)将组分A与组分B混合搅拌均匀，得到表面修饰改性纤维增韧的环氧砂浆。制得的表面修饰改性纤维增韧的环氧砂浆28d力学性能测试结果为，抗拉强度12MPa，抗压强度98MPa，抗折强度26MPa，折压比0.27，与混凝土的粘结抗拉强度≥2.5MPa。实施例2表面改性纤维増韧的环氧砂浆的制备方法，包括以下步骤：(1)将40g碳纤维加入1960g浓度为2mg/mL的4-(2-氨基乙基)-1,2-苯二酚溶液中，该溶液使用10mM、pH＝8.2的Tris-HCl缓冲溶液作为溶剂进行配置。然后机械搅拌15min使纤维均匀分散于溶液中，并于室温反应36h本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种表面改性纤维増韧的环氧砂浆，其特征在于，由以下按重量份计算的成分组成：环氧树脂： 80‑120份；活性稀释剂： 10‑30份；固化剂： 10‑40份；消泡剂： 1‑3份；偶联剂： 1‑3份；促进剂： 1‑10份；水泥： 100‑200份；石英砂： 300‑500份；表面改性纤维： 0.5‑3份。
【技术特征摘要】
1.一种表面改性纤维増韧的环氧砂浆，其特征在于，由以下按重量份计算的成分组成：环氧树脂：80-120份；活性稀释剂：10-30份；固化剂：10-40份；消泡剂：1-3份；偶联剂：1-3份；促进剂：1-10份；水泥：100-200份；石英砂：300-500份；表面改性纤维：0.5-3份。2.根据权利要求1所述的一种表面改性纤维増韧的环氧砂浆，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E51、双酚A型环氧树脂E44、双酚F型环氧树脂F51或双酚F型环氧树脂F44中一种或两种以上任意配比的混合物。3.根据权利要求2所述的一种表面改性纤维増韧的环氧砂浆，其特征在于，所述活性稀释剂为丁基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、十二-十四烷基缩水甘油醚或乙二醇二缩水甘油醚中一种或两种以上任意配比的混合物。4.根据权利要求3所述的一种表面改性纤维増韧的环氧砂浆，其特征在于，所述固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚醚胺D230中一种或两种以上任意配比的混合物。5.根据权利要求4所述的一种表面改性纤维増韧的环氧砂浆，其特征在于，所述消泡剂为德国比克化学BYK-530或德谦6800中一种或两种任意配比的混合物。6.根据权利要求5所述的一种表面改性纤维増韧的环氧砂浆，其特征在于，所述偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（KH560）或γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570）中一种或两种以上任意配比的混合物。7.根据权利要求6所述的一种表面改性纤维増韧的环氧砂浆，其特征在于，所述促进剂为为二甲基苯胺或2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚（DMP-30）中一种或两种任意配...
【专利技术属性】
技术研发人员：周进俊，冉千平，孙德文，尹浩，李波，刘玉亭，万赟，刘娜，
申请(专利权)人：江苏苏博特新材料股份有限公司，南京博特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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