[发明专利]一种填料超疏水处理的水下高强环氧砂浆及其制备方法

说明书

本发明属于水下环氧修补砂浆技术领域，具体涉及一种填料超疏水处理的水下高强环氧砂浆及其制备方法。超疏水无机填料由10～30份水、10～30份成壳材料、1～5份乳化剂、10～30份烷基硅烷、60～100份无机填料制得；水下高强环氧砂浆由超疏水无机填料与其他原辅料制备而成；通过对填料进行碱刻蚀处理，增加填料的比表面积，有助于提高长碳链的烷基硅烷与填料的界面结合力，进一步增强填料表面的疏水性能；由长碳链的烷基硅烷参与制备得到的超疏水无机填料，具有优异的疏水性能；由本发明制得的超疏水无机填料参与制备得到的水下高强环氧砂浆，具有良好的粘接强度和稳定性。

技术领域

本发明属于水下环氧修补砂浆技术领域，具体涉及一种填料超疏水处理的水下高强环氧砂浆及其制备方法。

背景技术

以环氧树脂为基本原料的各种环氧粘结材料被广泛的应用于水利工程混凝土缺陷或裂缝修补处理，取得了较好的效果。但由于一般的环氧修补材料其固化剂以及填料体系均含有较多的亲水基团，在干燥的表面上粘结性能好，而在低温、高潮湿、水下环境由于较多水的介入很难很好地固化，由于填料多为亲水填料，遇水会很快被水润湿和包裹，在水中很快散开，很难与树脂体系形成良好的结合和相容性。即使能够固化，由于树脂与基面间水膜的存在，以及填料在水中被分散，几乎没有什么粘接力、强度和耐久性，轻微的水流冲刷就会出现脱落，开裂的情况。

近年来，对可水下固化的环氧固化剂研究较多。最早时候有学者利用曼尼希反应通过引入酚醛骨架对胺类进行改性，效果也十分明显，解决了传统胺类固化剂耐水性的问题，水下固化较快，但是此类固化剂固化收缩较大，影响粘接强度。之后有学者通过引入脂肪胺改善固化收缩缺点的同时，又具有很好的耐水性，提高了长期使用性。而为了提高树脂与填料的相容性，部分学者通过选用短碳链的硅烷对填料进行改性，以便使其与树脂很好的相容，提高整体强度及长期耐久性。但是由于硅烷偶联剂疏水基团多为短碳链环氧、胺基、烷烯基，疏水基团碳链太短并不难能形成完全疏水的状态，仅对与环氧树脂的相容性有所改善。也有学者通过选用长碳链烷基基团的硅烷对环氧树脂进行混合改性，通过硅烷的亲油基团与树脂牢牢结合，靠另一端亲水基团与填料牢牢结合，从而达到提高与填料的相容性，但此类做法仍是效果一般，填料并不能被疏水基团完全包裹，达到完全疏水的目的，相反由于树脂中硅烷偶联剂亲水基团外露，反而不利于树脂与基材间水膜的排除，从而降低了树脂与基材之间的粘结强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好疏水性且与基材具有良好粘接强度的填料超疏水处理的水下高强环氧砂浆及其制备方法。

基于上述目的，本发明采用如下技术方案：一种超疏水无机填料，由下列质量份的原料制成：水10～30份、成壳材料10～30份、乳化剂1～5份、烷基硅烷10～30份、无机填料60～100份。

优选地，超疏水无机填料由下列质量份的原料制成：水20份、成壳材料20份、乳化剂1份、烷基硅烷20份、无机填料80份。

优选地，烷基硅烷为直链烷基硅烷、支链烷基硅烷中的至少一种；直链烷基硅烷或支链烷基硅烷中碳链的长度为3～14。

优选地，乳化剂为吐温80、司班20、OP-10中的任一种或两种。

优选地，成壳材料为聚乙烯醇、羟乙基纤维素醚、羟丙甲基纤维素醚中的任一种或两种。

优选地，无机填料为石英石、石英粉、碳酸钙、硫酸钡中的任一种或多种。

利用上述超疏水无机填料原料组分进行制备超疏水无机填料的方法，包括以下步骤：

（1）对无机填料进行碱刻蚀预处理；

（2）将水、成壳材料混匀后，再加入乳化剂搅拌乳化，随后向乳化体系中加入烷基硅烷进一步搅拌乳化，在搅拌状态下，向乳化体系中加入经步骤（1）碱刻蚀处理后的无机填料，混合均匀后，经干燥、粉碎制得超疏水无机填料。

优选地，步骤（1）中对无机填料进行碱刻蚀预处理的具体过程如下：