一种高强度阻燃性乙烯基型植筋胶

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种高强度阻燃性乙烯基型植筋胶。

背景技术

植筋胶作为一种工程用胶，广泛应用于建筑领域，其优异的阻燃性和力学性显得尤为重要，此外，当今社会的快速发展，人们还追求更高的工作效率。

现有的植筋胶主要分为两大类，一类是以环氧树脂或乙烯基酯树脂为基体的有机植筋胶，另一类是新型无机植筋胶。无机植筋胶虽然有一定的阻燃性，但是在钢筋建材外层不能形成致密的保护层，耐腐蚀性相对较差，随着时间推移钢筋的耐久性会减弱，存在一定的安全隐患。有机植筋胶能在钢筋建材外层形成良好的防腐隔层，但其阻燃效果差，为此科研者开展了有机阻燃性植筋胶的研究。以环氧树脂为基体的植筋胶强度较高但价格昂贵，且固化时间长，施工效率低。而乙烯基树脂为基体的植筋胶成本较低且固化快，近年科研工作者对其阻燃性能也提出了相应的改善方案，如中国专利文献CN105441004A公开的一种阻燃性乙烯基型植筋胶，通过添加含氯和含磷的活性稀释剂来达到阻燃效果。

但与大多数现有植筋胶产品一样，CN105441004A公开的植筋胶强度一般，已不能满足当前植筋胶的强度要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种高强度阻燃性乙烯基型植筋胶。

本发明提供一种乙烯基型植筋胶，包括A组分和B组分，所述A组分包括乙烯基酯不饱和聚酯树脂、双酚A型不饱和聚酯树脂、双环戊二烯型不饱和聚酯树脂、活性稀释剂、填料Ⅰ和渗透剂，所述渗透剂按质量份数计包括酸性聚合物烷基铵盐溶液20-40份、长链多元胺酰胺和极性酸性酯的盐溶液35-60份和聚醚改性聚二甲基硅氧烷15-35份。

本发明通过在阻燃植筋胶中添加特定的渗透剂，降低了胶与基材的界面张力，使胶液能快速充分地在基材表面铺展并润湿渗透。另外基材本身存在诸多细小缝隙，随着固/液界面张力降低，扩散压力变大，浸润渗透效率提高，胶体基料能充分填充缝隙，增加了胶与石材的粘接面积，大大提升了植筋胶与基材的粘接强度。

根据本发明提供的乙烯基型植筋胶，所述渗透剂的质量占不饱和聚酯树脂总量的3-11％。

根据本发明提供的乙烯基型植筋胶，所述活性稀释剂为含氯活性稀释剂和含磷活性稀释剂的混合物，其中含氯活性稀释剂与含磷活性稀释剂的质量比在1:4至4:1之间。

上述技术方案通过添加含氯和含磷的活性稀释剂可达到良好的阻燃效果，阻燃氧指数为37-42％。

根据本发明提供的乙烯基型植筋胶，所述含氯活性稀释剂为2,5-二氯苯乙烯和/或2,6-二氯苯乙烯。

根据本发明提供的乙烯基型植筋胶，所述含磷活性稀释剂为磷酸三烯丙酯、苯基磷酸二烯丙酯、辛基磷酸二烯丙酯和甲苯基磷酸二烯丙酯中的一种或多种。

根据本发明提供的乙烯基型植筋胶，以重量份计，所述A组分包括：乙烯基酯不饱和聚酯树脂60-85份、双酚A型不饱和聚酯树脂10-25份、双环戊二烯型不饱和聚酯树脂5-15份、活性稀释剂25-35份、填料Ⅰ100-300份和渗透剂3-12份。

根据本发明提供的乙烯基型植筋胶，所述填料Ⅰ按重量份数计，包括60目的石英砂10-20份，100目的石英砂30-40份，200目的二氧化硅15-25份，400目的重质碳酸钙10-20份，800目的氢氧化铝5-10份和1250目的滑石粉5-10份。

根据本发明提供的乙烯基型植筋胶，所述A组分还包括：阻聚剂0.015-0.08份、促进剂0.15-0.8份和抗沉降剂3-8份。

根据本发明提供的乙烯基型植筋胶，所述阻聚剂选自包括下列的组：对苯二酚、2,5-二叔丁基对苯二酚、甲基对苯二酚、对苯醌、4-叔丁基邻苯二酚。

根据本发明提供的乙烯基型植筋胶，所述促进剂选自包括下列的组：N,N-二甲基苯胺、N,N-二甲基对甲苯胺、N-甲基-N-羟乙基苯胺、N-甲基-N-羟乙基对甲苯胺、N,N-二羟乙基苯胺及其同系物。

根据本发明提供的乙烯基型植筋胶，所述抗沉降剂按重量份数计，由70-90份沉淀法二氧化硅和10-30份硬脂酸钙组成。

在本发明的优选实施方式中，所述A组分按重量份计包括：乙烯基酯不饱和聚酯树脂60-75份，双酚A型不饱和聚酯树脂15-25份，双环戊二烯型不饱和聚酯树脂10-15份，活性稀释剂25-35份，渗透剂5-12份，阻聚剂0.03-0.06份，促进剂0.3-0.6份，抗沉降剂5-8份和填料I150-250份。

根据本发明提供的乙烯基型植筋胶，所述B组分包括固化剂，所述固化剂为过氧化二酰和氢过氧化物的组合物。

本发明通过选用两种固化剂复配，过氧化二酰先分解产生自由基引发树脂交联反应，逐渐开始放热，最终达到氢过氧化物的临界温度，使其开始分解引发聚合，后者具有更高的放热温度，同时放热聚合更加平缓稳定，两者协同作用下使树脂能快速充分地反应完全，提高了树脂基料的转化率，大大缩短了养护时间和施工周期，由原来7天时间缩短为1天；同时提高了胶黏剂的抗弯强度和抗压强度，1天后测试抗弯强度由原来28.9kN最大可增强到67.3kN，抗压强度由原来38.4kN最大可增强到93.3kN；7天后测试抗弯强度由原来54.7kN最大可增强到67.8kN，抗压强度由原来74.5kN最大可增强到93.5kN。

根据本发明提供的乙烯基型植筋胶，所述过氧化二酰选自过氧化苯甲酰和过氧化二月桂酰中的一种或多种；所述氢过氧化物选自异丙苯过氧化氢和叔丁基过氧化氢中的一种或多种；所述过氧化二酰和所述氢过氧化物的质量比在1:2到2:1之间。

根据本发明提供的乙烯基型植筋胶，以重量份计，所述B组分包括：固化剂5-15份、调和剂35-50份和填料Ⅱ35-60份。

根据本发明提供的乙烯基型植筋胶，所述调和剂为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯的一种或两种。

根据本发明提供的乙烯基型植筋胶，所述填料Ⅱ按重量份数计，包括400目的重质碳酸钙30-50份，800目的氢氧化铝30-50份和1250目的滑石粉10-20份。

在本发明的优选实施方式中，所述B组分按重量份计包括：固化剂7-14份，调和剂35-45份和填料Ⅱ40-55份。

根据本发明提供的乙烯基型植筋胶，所述A组分和B组分的重量配比满足以下条件：所述A组分和所述B组分混合后使得所述固化剂占混合物总重量的0.6-1.6％。

本发明提供的乙烯基型植筋胶，其最大拉拔力为222-284kN，抗弯强度为51-67MPa，抗压强度为70-93MPa。

另一方面，本发明还提供上述乙烯基型植筋胶的制备方法。

在本发明一些实施方式中，所述制备方法包括以下步骤：

(1)A组份的制备：先将树脂溶液投入搅拌釜内，升温至60-65℃，转速控制在300-500转/分钟，逐步加入阻聚剂和促进剂，搅拌15-20分钟制成预促进不饱和聚酯树脂溶液，再加入渗透剂抽真空搅拌5-8分钟，压强控制在-0.06～-0.10MPa。将上述混合液抽入捏合釜，捏合釜转速控制在50-60转/分钟，逐步加入抗沉降剂和填料I，搅拌45-50分钟制得A组份。

(2)B组份的制备：室温下，先将固化剂在捏合釜中加调和剂分散均匀，再加入填料II一起搅拌50-60分钟，制得B组份。

本发明提供的乙烯基型植筋胶，通过添加特定的渗透剂，从而在具备阻燃性的同时，其力学性能较现有植筋胶显著提升，大大提高了其安全可靠性。

进一步地，通过固化剂的改进，本发明提供的植筋胶能在短时间内达到施工强度，缩短了施工周期，显著提高了工作效率。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例和对比例中，若无特别说明，所用试剂均可通过市售购得。其中渗透剂均购于德国毕克化学公司，酸性聚合物烷基铵盐溶液为BYK-140，长链多元胺酰胺和极性酸性酯的盐溶液为BYK-101，聚醚改性聚二甲基硅氧烷为BYK-331，聚丙烯酸酯共聚物为BYK-359，脂肪醇聚氧乙烯醚为BYK-204。

实施例1-7和对比例1-16

分别提供一种乙烯基型植筋胶，包括A组分和B组分，A组分具体组成见表1-2，B组分组成均相同见表3，其中表格中数据为重量份。

按照下述步骤分别生产植筋胶的A组分和B组分：

(1)A组份的制备：先将树脂溶液投入搅拌釜内，升温至60-65℃，转速控制在300-500转/分钟，逐步加入阻聚剂和促进剂，搅拌15-20分钟制成预促进不饱和聚酯树脂溶液，再加入渗透剂抽真空搅拌5-8分钟，压强控制在-0.06～-0.10MPa。将上述混合液抽入捏合釜，捏合釜转速控制在50-60转/分钟，逐步加入抗沉降剂和填料I，搅拌45-50分钟制得A组份。

(2)B组份的制备：室温下，先将固化剂在捏合釜中加调和剂分散均匀，再加入填料II一起搅拌50-60分钟，制得B组份。

使用时按A:B重量比为10:1使用即可，使得固化剂占A组分和B组分混合物总重量的0.6-1.6％。

表1

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表2

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表3

测试上述制得的植筋胶的各项性能。按GB 50367-2013《混凝土结构加固设计规范》、GB/T2570《树脂浇铸体弯曲性能试验方法》和GB/T2569《树脂浇铸体压缩性能试验方法》进行测试，所用混凝土强度等级为C30，钢筋为HPB300的热轧光圆钢筋，直径25mm，植入深度200mm，养护7天后测得最大拉拔力以及破坏形态，其性能指标结果列于下表。

表4

实施例8-17和对比例17-24

分别提供一种乙烯基型植筋胶，包括A组分和B组分，其中A组分与实施例4中A组分相同，B组分如下表所示。制备方法同上。

表5

对上述所得的植筋胶进行性能测试，测试方法与前相同。每组样做10份实验，分别取其中5份在1天后测试和5份在7天后测试，取其平均值。其力学性能指标如下表。

表6

实施例18-27

分别提供一种乙烯基型植筋胶，包括A组分和B组分，具体组成如表7、表8所示。制备方法同上。

表7

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表8

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对上述制得的植筋胶在1天后测试各项性能，测试方法与前相同。同时按GB/T2046-2009《氧指数测定方法》测试其氧指数，结果如下表。

表9

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由上述表4实验结果可得，适量加入渗透剂对植筋胶的最大拉拔力即粘接力有显著改善，但对植筋胶抗弯强度和抗压强度影响不大。从对比例1-16可知，植筋胶中加入酸性聚合物烷基铵盐溶液、长链多元胺酰胺和极性酸性酯的盐溶液、聚醚改性聚二甲基硅氧烷其中两种渗透剂其粘接性能略有增加，但效果不明显，通过三种渗透剂互配使用植筋胶的粘接力有明显提升，过量加入渗透剂其性能随之递减。渗透剂联用能有效降低胶黏剂的表面张力，赋予其良好的流动性和渗透性，能在胶体凝胶前充分润湿石材表面及浸入微小缝隙，大大提升了胶黏剂的粘接面积。渗透剂过量加入对其力学性能有一定影响。同时实验结果显示三种渗透剂中酸性聚合物烷基铵盐溶液、长链多元胺酰胺和极性酸性酯的盐溶液和聚醚改性聚二甲基硅氧烷的最佳配比为2:3:1，最佳总用量在7.2份。

由上述表6实验结果对比可知，对比例17和对比例18在1天后各方面力学性能均较差，此时胶体中树脂仍处于反应阶段，没有完全聚合。在养护7天固化完全后能达到使用标准。通过与对比例19-24，实施例8-12和实施例16比较，过氧化二酰与氢过氧化物互配联用，养护1天后各力学性能都有显著提升，说明固化剂互配有效缩短了植筋胶的养护时间；在养护7天后，固化剂互配植筋胶相比单一固化剂植筋胶力学性能也有提高。其原因主要是过氧化二酰和氢过氧化物互配后有更高的放热峰值和引发活性，使植筋胶中树脂能快速、高效充分反应。比较对比例21-24、实施例8-10和实施例16可知当选用过氧化苯甲酰和异丙苯过氧化氢互配时效果最佳。实验表明单独氢过氧化物在此体系不引发聚合，因此本发明未单独比较。通过对比实施例11、12、16和对比例19、20可知，过氧化苯甲酰和异丙苯过氧化氢的最优配比为1:1。

由上述表9实验结果可知，本发明得到的植筋胶在1天后即具有优异的力学性能，同时具有良好的阻燃效果。

综上所述，本发明提供了一种快速高效、高强度阻燃植筋胶，相比现有的植筋胶更能满足当前社会需求。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。