包含亚甲基丙二酸酯单体和聚合物的组合物、其制备方法及其在地下施工中的用途技术

本发明专利技术涉及包含亚甲基丙二酸酯单体和聚合物的组合物及其在建筑领域中的用途。特别地，本发明专利技术涉及一种包含组分I和组分II的组合物，所述组分I包含至少一种亚甲基丙二酸酯单体(A)、至少一种聚合物(B)和至少一种酸性稳定剂(C)，所述组分II包含至少一种碱性促进剂；涉及其制备方法；以及涉及所述组合物作为保护和/或增强材料，特别是用于地下施工的用途。特别是用于地下施工的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含亚甲基丙二酸酯单体和聚合物的组合物、其制备方法及其在地下施工中的用途


[0001]本专利技术涉及包含亚甲基丙二酸酯单体和聚合物的组合物及其在建筑领域中的用途。特别地，本专利技术涉及一种包含组分I和组分II的双组分组合物，所述组分I包含至少一种亚甲基丙二酸酯单体(A)、至少一种亚甲基丙二酸酯聚合物(B)和至少一种酸性稳定剂(C)，所述组分II包含至少一种碱性促进剂；涉及其制备方法；以及涉及所述双组分组合物作为保护和/或增强材料，特别是用于地下施工的用途。

技术介绍

[0002]地下施工是指在地下位置进行的各种施工活动，通常涉及挖掘岩石、土壤、矿石、宝石、盐、油砂等。地下施工可包括这样的步骤，如爆破和移除被爆破材料、从顶部和侧壁移除不稳定的石板或岩石、施加保护和/或增强材料、钻岩石面，以及这些步骤的进一步循环等。示例性的地下施工为矿山、井、隧道、地铁等。地下施工方法对于建筑施工如商业、住宅、工业或科学房地产开发也是必不可少的。根据建筑物的尺寸和性质，它的范围可以从简单的地下室到复杂的地下设施工程作业，例如地下废物储存设施，或者甚至是粒子加速器综合设施。它还可以包括选择建造一个完全在地下的场所。
[0003]在开挖之前、期间和/或之后，将保护和/或增强材料应用于墙的表面和/或主体，以支撑、保护和/或加固新开挖的顶部或侧壁，从而解决工人在地下施工中需要面对的各种挑战。
[0004]问题之一是水和/或气体通过周围岩石中的裂缝进入，这通常会增加成本并导致严重的延误。为了密封以防止水和气体渗漏，可以在压力下将防水化学制剂注入结构中，以填充裂缝和孔隙，并最终阻止水和气体。注入可分别在隧道掌子面前方或掌子面后方在开挖之前或之后进行，这将在工人和水之间形成一个保护性防水壁。
[0005]另一个问题是现有隧道的损坏、侵蚀或氧化，这会导致岩石剥落或侧壁劣化，尤其是在薄弱的地层中。为了保护岩石和地层免受风化并保持隧道表面的良好工作条件，通常会施加保护层，例如砖石、砖砌衬砌或混凝土衬砌，以保护、修复和/或翻新损坏或被侵蚀的表面。这种保护层会直接施用在基材(例如岩石)的表面，该表面通常未经预处理，会出现凹凸不平、有尖角的且甚至潮湿的情况。因此，人们希望即使没有预处理，保护层也应该具有良好的粘合性能并牢固地粘附在基材上。
[0006]第三个问题是岩层在应力作用下开裂或破裂，特别是由局部过载压力或不均匀的岩石应力分布引起的。情况可以是从坚硬而致密的岩石到以土壤为基础的地面或严重破碎的基材。开裂或破碎会导致严重后果，例如顶部下沉、肋移动、地板隆起或隧道坍塌等。因此，重要的是施用可以在固化过程中，优选在短时间内的固化过程中，抗拉强度和硬度渐进增加的增强材料，以为侧壁提供足够的机械支撑。
[0007]多年来一直在开发基于聚合物的制剂，用于保护和/或增强此类墙壁。通过与包括混凝土和岩石在内的基材粘合，聚合物可用于密封基材、稳定岩石、初步斜坡保护、初步和
临时循环内(in
‑
cycle)支撑以及防止岩石风化和防水。与其他在地面上进行的土建工程项目相比，地下施工是在通风不良的封闭或部分封闭的空间内进行的。爆破和钻孔活动、设备运行或岩石自然散发的气体(例如氡气)经常会产生有害气体和/或粉尘。因此，使用具有低的或基本不含挥发性有机化合物(VOC)和有毒成分的制剂至关重要。反应性树脂，如聚氨酯和聚脲硅酸盐树脂，由于其优异的粘结和机械性能，目前被用于地下施工。然而，这些树脂有毒且不环保，尤其是聚氨酯的单体，即异氰酸酯。其他树脂如不饱和聚酯和聚丙烯酸酯使用爆炸性过氧化物作为聚合引发剂，并且也存在强烈刺鼻气味的问题。此外，有时会使用有害溶剂来降低聚丙烯酸酯的粘度。因此，预计它们的使用将受到日益严格的安全法规的极大影响和限制。
[0008]在地下施工期间施用的保护和/或增强材料的另一个优选性质是快速固化速度和快速建立强度的性能。墙壁开裂或破裂(通常在开挖后立即且出乎意料地发生)需要使用速凝聚合物来提供及时有效的支撑。它们被涂在表面上或注入到结构中，凝固成无粘性状态并在随后的数小时、数天甚至数周内获得强度。它们有望为人们和关键基础设施经常出现的地下施工战略区域提供补充支持。在这方面，聚氨酯的缺点是固化时间长，尤其是在低温或高湿度下。
[0009]此外，地下施工经常发生在温度、湿度和氧气水平波动的复杂环境中。在这方面，目前使用的聚丙烯酸酯对氧气敏感，即氧气阻碍固化，这往往使成品表面油腻或发粘。因此，优选的是可以在宽范围的温度、湿度和氧气水平内固化的聚合物。
[0010]因此，期望在地下施工领域提供一种用作保护和/或增强材料的组合物，其不含VOC和有毒成分，加工操作简单，在宽范围的温度、湿度和氧气水平内快速固化，快速建立强度，同时具有预期的性能，包括良好的防水、粘合和机械性能。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是提供一种组合物，当用于地下施工时，该组合物不具有上述现有技术中的缺陷。特别地，本专利技术的目的是提供一种新的组合物，其中亚甲基丙二酸酯单体及其聚合物以特定比例混合。这种组合物可以借助精心挑选的酸性添加剂和碱性促进剂进行快速固化，并且可以在极端条件下使用，例如在低温和高湿度水平下，因此适用于地下施工。所得固化产物基本上是100％固体化合物，其几乎没有或基本上没有VOC，并且在早期硬度、固化速度、粘结强度、抗拉强度和伸长率等方面表现出优异的性能。
[0012]出乎意料地，专利技术人发现，上述目的可以通过双组分组合物实现，所述双组分组合物包含：
[0013](1)组分I，其包含：
[0014](A)至少一种具有式(I)的亚甲基丙二酸酯单体，
[0015][0016]其中R1和R2在每种情况下独立地选自C1
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C15
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烷基、C2
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C15
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烯基、C3
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C15
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环烷基、C2
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C15
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杂环基、C2
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C15
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杂环基
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(C1
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C15
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烷基)、C6
‑
C15
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芳基、C6
‑
C15
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芳基
‑
C1
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C15
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烷
基、C2
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C15
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杂芳基、C2
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C15
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杂芳基
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C1
‑
C15
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烷基、C1
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C15
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烷氧基
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C1
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C15
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烷基、卤代
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C1
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C15
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烷基、卤代
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C2
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C15
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.双组分组合物，其包含：(1)组分I，其包含：(A)至少一种具有式(I)的亚甲基丙二酸酯单体，其中R1和R2在每种情况下独立地选自C1
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C15
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烷基、C2
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C15
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烯基、C3
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C15
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环烷基、C2
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C15
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杂环基、C2
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C15
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杂环基
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(C1
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C15
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烷基)、C6
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C15
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芳基、C6
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C15
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芳基
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C1
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C15
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烷基、C2
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C15
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杂芳基、C2
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C15
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杂芳基
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C1
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C15
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烷基、C1
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C15
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烷氧基
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C1
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C15
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烷基、卤代
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C1
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C15
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烷基、卤代
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C2
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C15
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烯基和卤代
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C3
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C15
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环烷基，各基团任选地被取代，杂原子选自N、O和S；(B)至少一种具有式(II)的亚甲基丙二酸酯聚合物，其中，R3和R4在每种情况下独立地选自C1
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C15
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烷基、C2
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C15
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烯基、C3
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C15
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环烷基、C2
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C15
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杂环基、C2
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C15
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杂环基
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C1
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C15
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烷基、C6
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C15
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芳基、C6
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C15
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芳基
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(C1
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C15
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烷基)、C2
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C15
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杂芳基、C2
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C15
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杂芳基
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C1
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C15
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烷基、C1
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C15
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烷氧基
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C1
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C15
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烷基、卤代
‑
C1
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C15
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烷基、卤代
‑
C2
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C15
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烯基和卤代
‑
C3
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C15
‑
环烷基，各基团任选地被取代，杂原子选自N、O和S；n为1至20的整数；R5在如果n＝1时选自或在如果n>1时则在每种情况下独立地选自C1
‑
C15
‑
亚烷基、C2
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C15
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亚烯基、C2
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C15
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亚炔基、C6
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C15
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亚芳基、C3
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C15
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亚环烷基、C3
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C15
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亚环烯基、C3
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C15
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亚环炔基、C2
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C15
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亚杂环基和C2
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C15
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亚杂芳基，各基团任选地被取代，杂原子选自N、O和S，其中R5任选地被选自N、O和S的基团中断；和(C)至少一种酸性稳定剂；和(2)组分II，其包含：至少一种碱性促进剂；其中单体(A)的量为0至40重量％，优选0至30重量％且更优选0至20重量％且最优选0至10重量％，在每种情况下基于单体(A)和聚合物(B)的总重量计；酸性稳定剂(C)的量为0.1至500ppm，优选0.1至300ppm且更优选0.1至200ppm且最优选0.1至100ppm；并且组分II的量为0.03至100重量％，基于单体(A)和聚合物(B)的总重量计；并且从混合组分I和组分II开始，组合物在m小时后的肖氏D硬度H
t＝m
应满足以下条件：H
t＝24
不小于70，优选H
t＝5
≥80％*H
t＝24
，更优选H
t＝3
≥70％*H
t＝24
，甚至更优选H
t＝2
≥50％*H
t＝24
。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物的抗拉强度不小于7Mpa且伸长率不
小于1％。3.根据权利要求1或权利要求2所述的组合物，其中所述组合物的粘性连接性为至少2N/mm2。4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述组合物的凝胶时间不大于30min，优选不大于20min。5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中R1和R2在每种情况下独立地选自C1
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C10
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烷基、C2
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C10
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烯基、C3
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C10
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环烷基、C2
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C10
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杂环基、C2
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C10
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杂环基
‑
C1
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C10
‑
烷基、C6
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C18
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芳基、C6
‑
C18
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芳基
‑
C1
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C10
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烷基、C2
‑
C10
‑
杂芳基、C2
‑
C10
‑
杂芳基
‑
C1
‑
C10
‑
烷基、C1
‑
C10
‑
烷氧基
‑
C1
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C10
‑
烷基、卤代
‑
C1
‑
C10
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烷基、卤代
‑
C2
‑
C15
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烯基和卤代
‑
C3
‑
C10
‑
环烷基，各基团任选地被至少一个选自以下的基团取代：卤素、羟基、硝基、氰基、C1
‑
C10
‑
烷基、C2
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C10
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烯基、C2
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C10
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炔基、C1
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C10
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烷氧基、C3
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C10
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环烷基、C2
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C10
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杂环基、C2
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C10
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杂环基
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C1
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C10
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烷基、卤代
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C1
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C10
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烷基、卤代
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C3
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C10
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环烷基、C6
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C10
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芳基、C6
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C10
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芳基
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C1
‑
C10
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烷基、C2
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C10
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杂芳基、C3
‑
C10
‑
环烯基和C3
‑
C10
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环炔基，杂原子选自N、O和S；R3和R4在每种情况下独立地选自C1
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C10
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烷基、C2
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C10
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烯基、C3
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C10
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环烷基、C2
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C10
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杂环基、C2
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C10
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杂环基
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C1
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C10
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烷基、C6
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C10
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芳基、C6
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C10
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芳基
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C1
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C10
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烷基、C2
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C10
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杂芳基、C2
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C10
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杂芳基
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C1
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C10
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烷基、C1
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C10
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烷氧基
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C1
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C10
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烷基、卤代
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C1
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C10
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烷基、卤代
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C2
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C10
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烯基和卤代
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C3
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C10
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环烷基，各基团任选地被至少一个选自以下的基团取代：卤素、羟基、硝基、氰基、C1
‑
C10
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烷基、C2
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C10
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烯基、C2
‑
C10
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炔基、C1
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C10
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烷氧基、C3
‑
C10
‑
环烷基、C2
‑
C10
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杂环基、C2
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C10
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杂环基
‑
C1
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C10
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烷基、卤代
‑
C1
‑
C10
‑
烷基、卤代
‑
C3
‑
C10
‑
环烷基、C6
‑
C10
‑
芳基、C6
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C10
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芳基
‑
C1
‑
C10
‑
烷基、C2
‑
C10
‑
杂芳基、C3
‑
C10
‑
环烯基和C3
‑
C10
‑
环炔基，杂原子选自N、O和S；n为1至15的整数；R5在如果n＝1时选自或在如果n>1时则在每种情况下独立地选自C1
‑
C10
‑
亚烷基、C2
‑
C10
‑
亚烯基、C2
‑
C10
‑
亚炔基、C6
‑
C18
‑
亚芳基、C3
‑
C10
‑
亚环烷基、C5
‑
C10
‑
亚环烯基、C5
‑
C10
‑
亚环炔基、C2
‑
C10
‑
亚杂环基和C2
‑
C10
‑
亚杂芳基，各基团任选地被至少一个选自以下的基团取代：卤素、羟基、硝基、氰基、C1
‑
C10
‑
烷基、C2
‑
C10
‑
烯基、C2
‑
C10
‑
炔基、C1
‑
C10
‑
烷氧基、C3
‑
C10
‑
环烷基、C2
‑
C10
‑
杂环基、C2
‑
C10
‑
杂环基
‑
C1
‑
C10
‑
烷基、卤代
‑
C1
‑
C10
‑
烷基、卤代
‑
C3
‑
C10
‑
环烷基、C6
‑
C10
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芳基、C6
‑
C10
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芳基
‑
C1
‑
C10
‑
烷基、C2
‑
C10
‑
杂芳基、C3
‑
C10
‑
环烯基和C3
‑
C10
‑
环炔基，杂原子选自N、O和S。6.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中R1和R2在每种情况下独立地选自C1
‑
C6
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烷基、C2
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C6
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烯基、C3
‑
C6
‑
环烷基、C3
‑
C6
‑
杂环基、C3
‑
C6
‑
杂环基
‑
C1
‑
C6
‑
烷基、C6
‑
C8
‑
芳基、C6
‑
C8
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芳基
‑
C1
‑
C6
‑
烷基、C2
‑
C8
‑
杂芳基、C2
‑
C8
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杂芳基
‑
C1
‑
C6
‑
烷基、C1
‑
C6
‑
烷氧基
‑
C1
‑
C6
‑
烷基、卤代
‑
C1
‑
C6
‑
烷基、卤代
‑
C2
‑
C6
‑
烯基和卤代
‑
C3
‑
C6
‑
环烷基，各基团任选地被至少一个选自以下的基团取代：卤素、羟基、硝基、氰基、C1
‑
C6
‑
烷基、C2
‑
C6
‑
烯基、C2
‑
C6
‑
炔基、C1
‑
C6
‑
烷氧基、C3
‑
C6
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环烷基、C2
‑
C6
‑
杂环基、C2
‑
C6
‑
杂环基
‑
C1
‑
C6
‑
烷基、卤代
‑
C1
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C6
‑
烷基、卤代
‑
C3
‑
C6
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环烷基、C6
‑
C8
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芳基、C6
‑
C8
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芳基
‑
C1
‑
C6
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烷基、C2
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C8
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杂芳基、C3
‑
C6
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环烯基和C3
‑
C6
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环炔基，杂原子选自N、O和S；R3和R4在每种情况下独立地选自C1
‑
C6
‑
烷基、C2
‑
C6
‑
烯基、C3
‑
C6
‑
环烷基、C3
‑
C6
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杂环基、C33
‑
C6

【专利技术属性】
技术研发人员：孟磊，周圣中，H，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：