[發明專利]一種夏季緩凝型高性能結構膠及其制備方法

有效

• 申請號: 202010916287.8
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN111995977B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 謝開仲;何俊泓;周新權;麻大利;王權國
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C09J163/02
• 分類號: C09J163/02;C09J11/04;C09J11/06;C08G59/60;E01D22/00
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產權代理有限公司 45104
• 代理人: 藍文苑

本發明提供的夏季緩凝型高性能結構膠及其制備方法，包括環氧樹脂、硅微粉、納米碳酸鈣、短切碳纖維、改性石墨烯、聚酰胺、芳香胺、硅烷偶聯劑。本發明通過混合攪拌環氧樹脂、硅微粉、納米碳酸鈣、短切碳纖維、改性石墨烯、硅烷偶聯劑制得A混合物，通過混合攪拌聚酰胺、芳香胺、硅微粉和短切碳纖制得B混合物，取質量比為2：1的A混合物和B混合物攪拌并通過置于密閉容器中抽真空脫氣泡處理制得高性能結構膠，該高性能結構膠具有粘結強度高、耐候性和耐久性好、在高溫環境下施工適用期較長、無流掛現象、觸變性較好、強度較高并具有一定剛度及韌性、綠色環保、施工便捷等優點，具有良好的市場前景，適合推廣。

技術領域

本發明涉及橋梁結構膠的技術領域，具體涉及一種夏季緩凝型高性能結構膠及其制備方法。

背景技術

在橋梁建設和使用過程中, 有關混凝土出現裂縫而影響工程質量的問題較為突出。橋梁混凝土開裂可以說是“常見病”和“多發病”, 對高速公路的運營產生安全隱患，如不加以修補會引起內部鋼筋銹蝕，降低服役壽命，甚至導致整體結構的破壞崩塌。根據裂縫的產生原因和發展程度，處理方法主要有加固結構法和封閉裂縫法，在這兩種應對裂縫的方法中，結構膠主要是做為加固方法中加固材料與被加固構件之間的連接劑以及做為裂縫的封閉材料，能承受較大荷載，且耐老化、耐疲勞和耐腐蝕，在預期壽命內性能穩定，適用于承受強力構件粘接的膠粘劑。橋梁混凝土結構在修補和加固等過程中常常需要用到高強度的環氧樹脂（EP）結構膠粘劑。

針對結構膠做為加固材料與被加固結構之間的連接劑，主要存在以下問題：（1）結構膠的力學性能不高，尤其是粘結性能。根據實際工程調研可知，目前粘貼碳纖維布法、粘貼碳纖維板法、粘貼預應力碳纖維板法和粘貼鋼板法等加固方法中，在加固材料力學性能得到充分發揮之前，加固體系就因為結構膠失效而破壞，造成了極大的加固材料強度浪費。（2）結構膠的耐候性和耐久性差，施工性能不佳。對溫度敏感度較高，低溫易結晶、高溫易掛流，尤其在夏季高溫環境下（＞30℃），橋梁混凝土表面經長期暴曬，溫度可達50℃，結構膠易發生流淌現象，導致施工難度加大且材料容易浪費。（3）夏季施工適用期不足。結構膠在配制、涂膠、拼接和應用通常需要60min,而橋梁混凝土戶外加固情況居多，加上運輸過程的時間，適用期要求更長，目前市場上結構膠凝膠時間受環境溫度影響嚴重，在夏季高溫施工條件下，固化速率較快（適用期＜30min）導致可操作時間不足，嚴重浪費材料影響施工進度。（4）結構膠的防水和防腐性能較弱，且不能為結構內部的鋼筋提供有效的防護。由于結構膠的工作環境通常是野外，受到紫外線、雨雪等外界因素影響較大，結構膠防水和防腐性能弱會造成結構膠的性能退化，甚至失效，輕則影響加固結構和加固體系的耐久性，重則威脅結構的安全性。（5）結構膠固化后偏脆易碎缺乏韌性。目前的結構膠通常會引入苯環、聯苯和稠環等剛性結構, 這樣有助于提高樹脂骨架剛性，但樹脂固化產物的脆性較大，脆性破壞風險高，如果在混凝土結構表面用此類結構膠黏粘劑作為界面劑，在承受強應力是就很容易引發鉸接頭破壞，導致在加固失效。

發明內容

針對上述存在的技術問題，本發明提供一種高溫環境下施工適用期較長、觸變性較好、強度較高、施工時無流掛現象并具有一定剛度及韌性的高性能結構膠及其制備方法，具體方案如下：

一種夏季緩凝型高性能結構膠，主要由以下重量份原材料制成：E-51環氧樹脂100份、硅微粉50份、納米碳酸鈣20份、短切碳纖維5份、改性石墨烯3份、PA650聚酰胺20份、H-113芳香胺30份、KH-792硅烷偶聯劑3份。

所述改性石墨烯由石墨烯、無水乙醇、硅烷偶聯劑和乙醇制成，其制備方法包括如下步驟：

（1）將石墨烯和無水乙醇一起加入燒杯中磁力攪拌后通過超聲波分散，獲得A溶液；

（2）將硅烷偶聯劑加入乙醇磁力攪拌，獲得B溶液；

（3）將A溶液和B溶液混合磁力攪拌形成的C混合液通過超聲波分散，取出分散液，依次在常溫、60℃和80℃的溫度下磁力攪拌后烘干，使用丙酮和去離子水反復清洗抽濾后，烘干研磨，制得改性石墨烯。