[发明专利]用于环氧灌浆材料的固化剂、其制备方法及环氧灌浆材料

说明书

技术领域

本发明属于化学灌浆技术领域，并涉及一种新型固化剂。更具体地，本发明涉及一种用于环氧灌浆材料的环保固化剂、其制备方法、以及包含该固化剂的环氧灌浆材料。

背景技术

目前，化学灌浆行业所广泛使用的环氧灌浆材料是环氧-糠醛-丙酮体系。这个体系中，通常以环氧树脂作为A组份，用于粘合物体；而以固化剂作为B组份，用于固化A组份。粘度高达几千甚至上万的环氧树脂因为有了糠醛和丙酮的稀释作用，粘度变得很小，低至十几甚至几个毫帕·秒(mPa.s)。使用这种粘度低的环氧树脂作为环氧灌浆材料A组份时，在对相应固化剂(即环氧灌浆材料的B组份)的选择上，粘度的要求就变得不那么重要，这是因为固化剂的粘度会在灌浆前A与B组份混合时被A组份稀释。目前，行业上所选用的环氧灌浆材料固化剂一般是改性胺，一般粘度都在几千或是几百mPa.s。

但是，对于环保型的环氧灌浆材料而言，因为溶剂具有毒性，环保型的环氧灌浆材料中不能加入过多的溶剂，所以导致环氧灌浆材料A组份粘度一般较高，最小也是几十mPa.s。这就导致在对与之相对应的环氧灌浆材料的B组份的选择上，要求则不像普通的环氧灌浆材料固化剂的选择那么简单；因为A组份粘度较高，所以固化剂的粘度就要求很低。同时，因为没有溶剂的稀释作用，A、B组份混合时，反应变得加快，这样就具有暴聚的危险。因此，需要提供一种粘度很低的固化剂，使之能对环氧灌浆材料的A组份起固化剂作用的同时又起到稀释的作用，而且两者的反应温度要低，不能有暴聚的危险；同时还要求抗压抗拉和粘接强度高，在水下和低温时固化良好，保存稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中需要在制备环保型环氧灌浆材料时采用粘度低的固化剂的问题，提供一种超低粘度的、用于环氧灌浆材料的固化剂。该固化剂粘度小且无毒，水下和低温固化性好，长期存储稳定，发热量小，可操作时间长，同时该固化剂具备良好的抗压抗拉和粘接强度，能很好的满足环氧灌浆材料应该具备的特殊要求，可作为环保型环氧灌浆材料的新型固化剂。

本发明要解决的另一技术问题在于，提供一种成本低且便于操作的上述固化剂的制备方法。同时还提供上述固化剂在制备环氧灌浆材料中的应用。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案得以实现：提供用于环氧灌浆材料的固化剂，所述固化剂包括以下组分：重量百分比为10％～40％的多元胺与含有不饱和双键的脂肪酸酯的胺解产物再与醛或酮的加成产物、重量百分比为50％～85％的多元胺的氰乙基化和羟烷基化产物、以及重量百分比为5％～15％的醇。

在上述用于环氧灌浆材料的固化剂中，所述醇包括乙醇、丙三醇、苯甲醇和聚乙二醇中的至少一种。

根据本发明的另一方面，提供一种用于环氧灌浆材料的固化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

以多元胺和含有不饱和双键的脂肪酸酯为原料进行胺解反应，得到胺解产物；

将所述胺解产物与醛或酮进行加成反应，得到加成产物；

以多元胺、腈和缩水甘油醚为原料进行氰乙基化和羟烷基化反应，得到氰乙基化和羟烷基化产物；

按10～40％和50～85％的重量百分比混合所述加成产物和氰乙基化和羟烷基化产物，并加入重量百分比为5～15％的醇；混合均匀后得到所述用于环氧灌浆材料的固化剂。

在上述用于环氧灌浆材料的固化剂的制备方法中，所述含有不饱和双键的脂肪酸酯是桐油，所述多元胺是二乙烯三胺、乙二胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。

在上述用于环氧灌浆材料的固化剂的制备方法中，所述多元胺和含有不饱和双键的脂肪酸酯的重量比为100∶10～70；所述胺解反应的反应温度为100～260℃，反应时间为1～6小时。

在上述用于环氧灌浆材料的固化剂的制备方法中，所述醛是多聚甲醛、戊二醛或蜜胺甲醛；所述酮是丙酮、2-戊酮或苯丙酮。

在上述用于环氧灌浆材料的固化剂的制备方法中，所述胺解产物与醛或酮的重量比为100∶10～50；所述加成反应的反应温度为30～120℃，反应时间为2～8小时。

在上述用于环氧灌浆材料的固化剂的制备方法中，所述腈为丙烯腈，所述缩水甘油醚是苯基缩水甘油醚、苯二酚二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚或正丙基缩水甘油醚。

在上述用于环氧灌浆材料的固化剂的制备方法中，所述多元胺、腈和缩水甘油醚的重量比为100∶10～60∶10～50；所述氰乙基化和羟烷基化反应的反应温度为20～120℃，反应时间为1～8小时。