一种水性环氧聚合物及包含其的高韧性水泥修复砂浆制造技术

本发明专利技术公开了一种水性环氧聚合物及包含其的高韧性水泥修复砂浆，属于建筑材料领域。所述水性环氧聚合物，由双酚A、环氧树脂B、环氧树脂C、羟烷基仲胺及单体X反应后，再加入亲水性预聚体E继续反应制得；所述双酚A的端羟基与环氧树脂B或环氧树脂C的端环氧基反应相连；所述单体X端胺基与环氧树脂B或环氧树脂C的端环氧基反应相连，所述羟烷基仲胺与环氧树脂B或环氧树脂C的端环氧基反应形成封端；所述亲水性预聚体E中的异氰酸酯基与反应物中的活性羟基反应相连。所述包含水性环氧聚合物的高韧性水泥修复砂浆，制备简单快捷，使用方便，力学性能优异，粘结强度高、抗渗性能好，材料为全水性化，无毒环保。无毒环保。

【技术实现步骤摘要】
一种水性环氧聚合物及包含其的高韧性水泥修复砂浆


[0001]本专利技术属于建筑材料领域，特别涉及一种水性环氧聚合物及包含其的高韧性水泥修复砂浆，所述高韧性水泥修复砂浆可用于水电、隧道、桥梁、民用建筑等混凝土缺陷的修复与加固。

技术介绍

[0002]聚合物砂浆材料作为混凝土建筑物修补与加固预约应用极其广泛的材料，相比有机材料，其由水泥、石英砂、少量聚合物组成的无机、有机复合材料使其在材料成本上具有天然的优势，因此应用较为广泛。而水性环氧砂浆是作为聚合物砂浆的一种，其一般由水性环氧树脂、水性环氧固化剂、乳化剂、功能性水泥基粉体组成，其抗折强度得到较大提升。但水性环氧砂浆材料存在现场使用组分多，配比计算复杂，容易出错的问题，且需施工现场乳化或二次乳化，使用不便。
[0003]中国专利CN 114409346A公开了一种水性环氧砂浆及其制备方法，专利技术通过水性环氧乳液，水泥，骨料为主材，以减水剂、消泡剂、纳米水化硅酸钙分散液等为助剂，制备得到水性环氧砂浆，实现砂浆的早期强度提升。其水性环氧乳液分为环氧树脂和改性胺固化剂，使用时需将环氧树脂与改性胺进行乳化使用，再向其中加入水泥、骨料、助剂等，使用不便。
[0004]中国专利CN 108585617A公开了一种抗冻融水性环氧砂浆及其制备方法，专利技术通过环氧树脂、水性固化剂、稀释剂、消泡剂等助剂，以及石英砂、硅灰粉制备水性环氧砂浆。其水性环氧固化剂虽为自乳化型，但使用时仍需要将环氧树脂与水性固化剂通过混合机械乳化方可使用。
[0005]中国专利CN 110668762A公开了一种水泥基水性环氧砂浆及其制备方法和应用，其分为A、B、C三个组分，A组分为水性环氧树脂，B组分为水性环氧固化剂，C组分为水泥、石英砂、助剂，使用时A、B混合乳化均匀后加入C组分，得到防水抗渗性能好、抗压强度优异的水性环氧砂浆材料。其仍然存在使用过程较为复杂的问题，且仅可用于平面施工，立面或顶面施工时无法应用。

技术实现思路

[0006]针对现有水性环氧聚合物水泥修复砂浆材料组分多、乳化困难、施工现场使用不便的问题，本专利技术提供了一种水性环氧聚合物及包含其的高韧性水泥修复砂浆，通过本专利技术采用的制备方法得到的高韧性水泥修复砂浆具备液体组分可自乳化，无需施工现场二次乳化，现场施工仅需将单组分自乳化水性环氧树聚合物脂乳液与水泥基功能性粉体按一定比例混合搅拌均匀后即可使用，且其具有施工性能好、力学强度高、耐腐蚀、抗渗性能优异等特点。
[0007]为达到上述专利技术目的，本专利技术通过下述技术方案实现：
[0008]本专利技术提供了一种水性环氧聚合物，由双酚A、环氧树脂B、环氧树脂C、羟烷基仲胺
及单体X反应后，再加入亲水性预聚体E继续反应制得；所述双酚A的端羟基与环氧树脂B或环氧树脂C的端环氧基反应相连；所述单体X端胺基与环氧树脂B或环氧树脂C的端环氧基反应相连，所述羟烷基仲胺与环氧树脂B或环氧树脂C的端环氧基反应形成封端；所述亲水性预聚体E中的异氰酸酯基与反应物中的活性羟基反应相连；
[0009]所述环氧树脂B为四官能环氧树脂；所述环氧树脂C为双官能环氧树脂；所述单体X为二甲氨基丙胺，二甲氨基丁胺的一种；所述预聚体E为单官能亲水聚氨酯预聚体；
[0010]所述环氧树脂B、环氧树脂C、双酚A、单体X及羟烷基仲胺的摩尔比为1：16～44：12～40：3.9～4.1：4～4.2；所述亲水性预聚体E占除亲水性预聚体E外所有物料总质量的10％～30％。
[0011]所述水性环氧聚合物分子量范围为：10000～50000；分子量过小性能较差，分子量过高不易乳化和分散，导致最终水性环氧砂浆材料综合性能较差。
[0012]进一步地，所述环氧树脂B为季戊四醇四缩水甘油醚、1,3
‑
双(N，N
‑
二缩水甘油氨甲基)环己烷(MF
‑
4230)、4,4
’
二苯基甲烷(N，N
‑
二缩水甘油氨)(AG80)中的一种；
[0013]进一步地，所述环氧树脂C为双酚A环氧树脂E55、双酚F环氧树脂F55中的一种；
[0014]进一步地，所述羟烷基仲胺为二乙醇胺、二丙醇胺、二异丙醇胺，二丁醇胺中的一种；
[0015]进一步地，所述预聚体E可以由聚乙二醇单甲醚与甲苯二异氰酸酯(TDI)或二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)制备得到，其分子量范围为500～900g/mol。
[0016]另一方面，本专利技术还提供了所述水性环氧聚合物的制备方法，具体包括如下步骤：
[0017](1)将环氧树脂B、环氧树脂C、羟烷基仲胺、双酚A及单体X按摩尔比加入到反应容器中，并加入有机溶剂，在惰性气体保护下，体系升温至105～115℃，保温反应4～8h，直至环氧值降为0mol/100g，得到预聚物；
[0018](2)继续向反应容器中加入亲水性预聚体E，将体系温度调至90～100℃，反应2～4h，直至异氰酸根含量为0，即制得水性环氧聚合物。
[0019]所述步骤(1)中有机溶剂为二丙二醇二甲醚、二丙二醇二乙醚中的一种，其质量占步骤(1)总反应物质量的5％～8％。
[0020]所述步骤(1)中的惰性气氛为氮气、氩气、氦气中的一种。
[0021]本专利技术制备的水性环氧聚合物其结构为“绒球”状，其采用羟基封端的同时引入大量亲水接枝侧基，使得整体亲水性得到显著增强，从而使其在水中更易发生乳化，且无需外乳化剂；同时，通过四官能环氧树脂接枝双酚A及双官能环氧树脂，并通过对环氧基团开环反应生成的羟基进行亲水侧基，使得其整体结构呈“绒球”状，可以实现分子量较大时分子间链缠结相对线性聚合物更少，在机械作用下，水化乳化过程中几乎可以实现单分子效果，提升最终成膜均匀性，从而在聚合物砂浆材料体系中更易分散、对水泥水化产物或其中掺合料颗粒包覆更加均匀。
[0022]本专利技术提供了一种高韧性水泥修复砂浆，包括液体组分和粉体组分；所述液体组分包含上述水性环氧聚合物。
[0023]所述液体组分为水性环氧聚合物与水混合经机械乳化制得的单组分自乳化水性环氧树聚合物脂乳液；所述水性环氧聚合物占液体组分总质量的15％
‑
25％；所述液体组分、粉体组分的质量比为0.14～0.17:1。
[0024]所述粉体组分为功能性水泥基粉体组分，按质量份数计，包括以下成分：
[0025][0026]所述水泥为PO52.5普通硅酸盐水泥。
[0027]所述石英砂粒径0.6～2.36mm。
[0028]所述纤维素醚为甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素醚中的一种或一种以上混合物；所述纤维素醚分子量为5万～15万。
[0029]所述减水剂为聚羧酸粉末减水剂；
[0030]所述有机纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚甲醛纤维中的一种或一种以上混合物；
[0031]所述有机纤维长度为6～12mm，直径为0.02～0.03mm；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性环氧聚合物，其特征在于，由双酚A、环氧树脂B、环氧树脂C、羟烷基仲胺及单体X反应后，再加入亲水性预聚体E继续反应制得；所述双酚A的端羟基与环氧树脂B或环氧树脂C的端环氧基反应相连；所述单体X端胺基与环氧树脂B或环氧树脂C的端环氧基反应相连，所述羟烷基仲胺与环氧树脂B或环氧树脂C的端环氧基反应形成封端；所述亲水性预聚体E中的异氰酸酯基与反应物中的活性羟基反应相连；所述环氧树脂B为四官能环氧树脂；所述环氧树脂C为双官能环氧树脂；所述单体X为二甲氨基丙胺，二甲氨基丁胺的一种；所述预聚体E为单官能亲水聚氨酯预聚体；所述环氧树脂B、环氧树脂C、双酚A、单体X及羟烷基仲胺的摩尔比为1：16～44：12～40：3.9～4.1：4～4.2；所述亲水性预聚体E占除亲水性预聚体E外所有物料总质量的10％～30％。2.根据权利要求1所述一种水性环氧聚合物，其特征在于，所述水性环氧聚合物分子量范围为：10000～50000。3.根据权利要求1所述一种水性环氧聚合物，其特征在于，所述环氧树脂B为季戊四醇四缩水甘油醚、1,3
‑
双(N，N
‑
二缩水甘油氨甲基)环己烷、4,4
’
二苯基甲烷(N，N
‑
二缩水甘油氨)中的一种。4.根据权利要求1所述一种水性环氧聚合物，其特征在于，所述环氧树脂C为双酚A环氧树脂E55、双酚F环氧树脂F55中的一种。5.根据权利要求1所述一种水性环氧聚合物，其特征在于，所述羟烷基仲胺为二乙醇胺、二丙醇胺、二异丙醇胺，二丁醇胺中的一种。6.根据权利要求1所述一种水性环氧聚合物，其特征在于，所述预聚体E由聚乙二醇单甲醚与甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯制备得到，其分子量范围为500～900g/mol。7.权利要求1
‑
6任一项所述一种水性环氧聚合物的制备方法，其特征在于，具体包括如...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波，亓帅，张小冬，卢立群，蒋亚军，刘畅，张晓，谢世伟，王星尧，
申请(专利权)人：江苏丰彩建材集团有限公司，
类型：发明
国别省市：