一种新旧混凝土粘合剂及粘合方法与流程

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1.本发明涉及建筑领域，更具体地说，它涉及一种新旧混凝土粘合剂及粘合方法。

背景技术：

2.旧混凝土由于风化和长期的车子碾压，导致混凝土表面松动、起砂、磨损，使得路面坑坑洼洼，影响美观和行人安全。如果旧混凝土全部敲掉重新做，成本高。在旧混凝土上铺设一层新混凝土，方便快捷，但不到半年时间，上面新铺设的混凝土空鼓严重，最后空鼓导致新混凝土起皮、开裂，脱落。

技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种解决上述背景技术中所提问题的新旧混凝土粘合剂及粘合方法。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种新旧混凝土粘合方法，包括步骤1，制备粘合剂a和粘合剂b，步骤2，先在旧混凝土上面辊涂或喷涂粘合剂a，步骤3，在粘合剂a表干以后、完全固化前辊涂或者喷涂粘合剂b，步骤4，粘合剂b要在未表干以前铺设新混凝土，最后是新混凝土的保养；粘合剂a，为水性硅烷聚合物/纳米二氧化硅杂化粘合剂，包括水性硅烷聚合物乳液、气相纳米二氧化硅粉体、γ-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷，正环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、二丁基二月桂酸锡、正硅酸乙酯；粘合剂b,为丁苯丙/玻璃短纤维丝的弹性粘合剂，包括丁苯丙乳液和玻璃短纤维。
5.进一步的，制备粘合剂a时，先制备水性硅烷聚合物乳液：制备剪切搅拌机作为乳化装置在对有机硅聚合物进行3000转分的高速剪切搅拌同时,向其中以恒定速度滴加纳米二氧化硅溶胶和去离子水的混合物,保证在20-30分钟内滴加完,之后继续乳化大约30分钟，经历相反转过程最后得到水性硅烷聚合物乳液。
6.进一步的，制备粘合剂a，于水性硅烷聚合物乳液中,依次加入纳米二氧化硅粉体、γ-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷、正环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、正硅酸乙酯以及二丁基二月桂酸锡完全搅拌混合均匀。
7.进一步的，制备粘合剂b：在一个反应釜中加入蒸馏水,然后加入纳米硅溶胶并充分搅拌直至完全乳化溶解后,在搅拌下滴加丙烯酸酯单体混合物,搅拌30min后得到均匀的丙烯酸酯单体预乳液,备用；在另一反应釜中加入一定量的丁二烯苯乙烯乳液,然后搅拌升温至80℃开始滴加上述配好的丙烯酸酯单体预乳液和引发剂、缓冲剂的水溶液；控制滴加速度,以便制得均匀的丁苯丙乳液；滴加完毕把温度控制在80~85℃,保温1个小时；
再降温至40℃,出料并用60目网布过滤；将玻璃短纤维加入过滤后的丁苯丙乳液中；将丁苯丙乳液和碱性金属氧化物进行交联反应,对于含有酸性基团的树脂具有较好的反应活性。在反应过程中,形成分子间二价盐、分子内二价盐及半盐性侧基。
8.进一步的，有机硅聚合物为ch2=ch-(ch3o)2si-基团封端的,主链为sio的硅烷化有机硅树脂类聚合物，或为(ch3o)3si-基团封端的聚环氧丙烷,硅烷化聚醚类聚合物。
9.一种新旧混凝土粘合剂，包括粘合剂a和粘合剂b,粘合剂a为水性硅烷聚合物/纳米二氧化硅杂化粘合剂，包括30-50份水性硅烷聚合物乳液、1-3份气相纳米二氧化硅粉体、0.5-2份γ-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷，0.5-2份正环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、0.2-1.5份二丁基二月桂酸锡、6-10份正硅酸乙酯；粘合剂b,为丁苯丙/玻璃短纤维丝的弹性粘合剂，包括丁苯丙乳液和玻璃短纤维。
10.进一步的，水性硅烷聚合物乳液中，mtes占比6%，ppo占比60%，水占比34%。
11.进一步的，气相纳米二氧化硅粉体为半疏水性的ts-610、疏水性的ts-720或亲水性的hs-5。
12.进一步的，粘合剂a包括40份水性硅烷聚合物乳液、2份气相纳米二氧化硅粉体、1份γ-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷，1份正环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、0.6份二丁基二月桂酸锡、8份正硅酸乙酯。
13.通过采用上述技术方案，本发明的有益效果为：发明粘合剂a铺设在旧混凝土上，起到加固、填充、粘结旧混凝土，发明粘合剂b铺设在粘合剂a上面，粘合剂b上面再铺设新混凝土，粘合剂b起到承上启下的粘合作用。
附图说明
14.图1为二氧化硅类型和用量对硅烷有机硅树脂水性乳液的影响表。
15.图2为三种类型纳米二氧化硅粉体的水性硅烷聚合物乳液固化膜sem照片。
16.图3为粉体二氧化硅的加入量对玻璃基材上水性胶粘剂强度的影响图表。
17.图4为teos用量对粘合剂a的强度影响图表。
18.图5为丁苯与丙烯酸酯的用量比例对丁苯丙乳液性能影响图表。
19.图6为碱性金属氧化物对粘合剂b乳液性能的影响图表。
具体实施方式
20.参照图1至图6对本发明实施例做进一步说明。
21.本发明粘合剂a是一款水性硅烷聚合物/纳米二氧化硅杂化粘合剂。
22.纳米二氧化硅粒子能够起到稳定乳液的作用,由于与常见的表面活性物质一样,在乳液中作为乳化剂使用,因此也称为乳化剂、固体粉末乳化剂。
23.利用纳米二氧化硅的表面羟基与硅烷聚合物分子链上的烷氧基反应,在硅烷聚合物分子链上接枝亲水性纳米二氧化硅,采用后乳化方法,无需添加乳化剂,在高速剪切速率下即可获得稳定的水性硅烷乳液,也无需添加任何有机溶剂和表面改性剂。
24.水性硅烷聚合物乳液制备：剪切搅拌机作为乳化装置在对有机硅聚合物进行3000转分的高速剪切搅拌同时,向其中以恒定速度滴加纳米二氧化硅溶胶和去离子水的混合物,保证在20-30分钟内滴加完,之后继续乳化大约30分钟，经历相反转过程最后得到水性硅烷聚合物乳液。
25.有机硅聚合物材料优选：一类为ch2=ch-(ch3o)2si-基团封端的,主链为sio的硅烷化有机硅树脂类聚合物，另一类为(ch3o)3si-基团封端的聚环氧丙烷,这是一种硅烷化聚醚类聚合物；分子末端带两个甲氧基的硅烷聚合物的烷氧基团数少,它的稳定性相对于带三个甲氧基的聚合物要好,因此优选了二甲氧基的硅烷聚合物进行乳化。
26.如图1，为三种纳米二氧化硅水性溶胶产品(10nm 、20um 、100um, ph值9～10)的类型和用量影响；从图1的数据中得知，利用二氧化硅的稳定作用,控制各种条件,能够制备硅烷有机硅树脂水性乳液；所加入的二氧化硅粒子粒径越小,含量越高,剪切变稀行为越明显；二氧化硅粒子粒径越小,含量越高,储存模量越高,损耗因子越低,显示了越强的粒间相互作用和更高的弹性；纳米二氧化硅不仅可以用来提高粘接剂的机械性能,同时可以用它通过乳化的方法来稳定聚合物水性分散体系，起到增强材料性能的目的；所制备的乳液在高温和低温下都显示了良好的稳定性。
27.粘合剂a配制:水性硅烷聚合物乳液(mtes：6%，ppo：60%，水：34%)，气相纳米二氧化硅粉体半疏水性的ts-610、疏水性的ts-720或亲水性的hs-5，y-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)或y氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)，正环己基-y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(hd-104)，二丁基二月桂酸锡(t-12)，正硅酸乙酯(teos)；优选的，称取40份上述制备的水性硅烷聚合物乳液,往其中依次加入2份纳米二氧化硅粉体、1份kh560、1份hd-104、8份teos以及0.6份t-12完全搅拌混合均匀。
28.如图2中，a、b、c为纳米二氧化硅粉体类型这三种类型纳米二氧化硅粉体的水性硅烷聚合物乳液固化膜sem照片；图片a是加入亲水性的hs-5纳米二氧化硅粉体,没有看到二氧化硅颗粒有效地分散在聚合物基体中,是由于与聚合物液滴亲水性完全不同而造成的；图片c是加入ts-720完全疏水性的纳米二氧化硅,发现虽然在聚合物基体中连续分散了很多二氧化硅颗粒,但团聚颗粒比较多,且粒径较大；图片b显示ts610半疏水性的纳米二氧化硅颗粒在聚合物固化涂层中分散性较好，有较好的补强作用。
29.纳米二氧化硅用量：粉体二氧化硅的加入量对玻璃基材上水性胶粘剂强度的影响如图3所示；在乳液固化组分中分别加入1份、2份、3份和4份ts-610纳米二氧化硅粉体约占胶粘剂总量的25%、5%、75%及10%；当粉体加入量不是太高的时候,随着粉体量的提高,剪切强度也随之提高；由于纳米粒子增多使得最终得到的网状结构更为牢固，但是,当加入的粉体量超
过一定值的时候,剪切强度反而随之下降；这是由于粉体量过多时,会使得纳米粒子非常容易团聚,这样得到的胶粘剂中相分离严重。
30.如图4，teos用量的影响：由图4中显示，随着teos量提高,胶粘剂强度也随之提高,但是当teos量超过10wt%时,胶粘剂强度反而下降；从而得出结论：通过使用纳米二氧化硅和固化剂固化水性硅烷聚合物乳液制得了种新型的水性硅烷聚合物胶粘剂；加入带有环氧基团和氨基的硅烷偶联剂(这两种基团对大多数非金属和金属基材具有普遍理想的粘接性能)对固化过程进行改进,并用纳米二氧化硅粉体对固化膜补强,粘接性能明显得到提高。
31.粘合剂b是一款丁苯丙/玻璃短纤维丝（长度3mm）的弹性粘合剂。
32.粘合剂制备：在一个反应釜中加入蒸馏水,然后加入纳米硅溶胶并充分搅拌直至完全乳化溶解后,在搅拌下滴加丙烯酸酯单体混合物,搅拌30min后得到均匀的丙烯酸酯单体预乳液,备用；在另一反应釜中加入一定量的丁二烯苯乙烯乳液,然后搅拌升温至80℃开始滴加上述配好的丙烯酸酯单体预乳液和引发剂、缓冲剂的水溶液；控制滴加速度,以便制得均匀的丁苯丙乳液；滴加完毕把温度控制在80~85℃,保温1个小时。再降温至40℃,出料并用60目网布过滤。
33.在丁苯聚合物的外层接上丙烯酸酯共聚物,这样可使乳液兼有丁苯聚合物的柔软性和丙烯酸酯的无回粘的优点，两者比例的不同会对乳胶粒的结构等性能有一定的影响。
34.结合图5得出：丁苯乳液涂层显淡黄,当丁苯与丙烯酸酯的比例为8／2时,涂层仍显淡黄,随着丙烯酸酯用量的增加,乳液涂层由淡黄转为乳白；说明丙烯酸酯的用量比较少时,它不能完全把丁苯包住，所以涂层仍然显淡黄,当丙烯酸酯的用量增加，形成的共聚物容易将丁苯包住形成类似核壳的结构,使涂层显乳白；丁苯乳液涂层的回粘性高,当两者的比例为8／2时,乳液涂层的回粘性仍然较高,增加丙烯酸酯的用量后, 涂层的回粘性下降；这说明丙烯酸酯的用量增大后,它所形成的共聚物容易将丁苯包覆起来,使得涂层的回粘性下降；本发明的丙烯酸酯聚合物的玻璃化温度较高,所以随着它用量的增加,涂层会逐渐变硬；随着丙烯酸酯单体的用量增加,聚合物的分子量增大,形成的乳胶粒颗粒变大,粒子间的相互作用力增大,粒子流动的阻力也增大,造成体系的粘度随之增大；耐碱保留率随着丙烯酸酯用量的增加而下降,原因是随着丙烯酸酯单体的用量的增加,乳胶粒的颗粒增大,乳液中的颗粒粒径不是很均匀,颗粒间的间隙也随着增大,该乳液形成的涂层的致密性差于纯丁苯乳液形成的涂层所以容易被碱渗透、腐蚀；由图5中可知两部分单体用量比在6／4时涂层比较柔软,光泽比较好且强度较高；随着丙烯酸酯共聚物的玻璃化温度提高,涂层会逐渐的变硬,涂层的回粘性也会随之降低；当它的玻璃化温度升至15℃时,涂层仍然比较柔软,但涂层表面几乎没有回粘性。这就使涂层既柔软而又没有回粘性。
35.聚合物涂层的拉伸强度（即加入玻璃短纤维丝后的拉伸强度）随丙烯酸酯共聚物
的玻璃化温度升高，有先上升后下降的趋势；因为玻璃化温度低的软单体,赋予粘合剂粘接性能，在涂层中起内增塑的作用，给予涂膜附着力和柔顺性，硬单体玻璃化温度高,赋予粘合剂内聚力，赋予涂膜硬度与抗张强度，所以随着共聚物的玻璃化温度的升高共聚物涂层的拉伸强度也随之增大，但是当玻璃化温度达到一定值以后，再升高，聚合物涂层会随之变硬变脆而使拉伸强度下降。
36.随着丙烯酸酯共聚物的玻璃化温度升高,玻璃短纤维的耐碱保留率有先上升后下降的趋势；因为它的玻璃化温度升高使涂层共聚物内聚力增大,拉伸强度升高,抗碱腐蚀的能力也随之增大；玻璃化温度上升到一定值以后,壳层聚合物变得又硬又脆从而使拉伸强度下降，粘结力下降，使得涂层的耐碱性变差；所以丙烯酸酯共聚物的玻璃化温度在15℃左右时为宜。
37.涂上加入玻璃短纤维丝核壳乳液后的拉伸强度高于只是丁苯玻璃短纤维丝乳液的拉伸强度；说明丁苯接上丙烯酸酯壳后共聚物的强度增大,且附着力、粘接力也随之增大,有增强的作用。
38.粘合剂b的调配：上述制备的粘合剂乳液和碱性金属氧化物进行交联反应,对于含有酸性基团的树脂具有较好的反应活性。在反应过程中,形成分子间二价盐(分子间交联)(a),分子内二价盐(b)及半盐性侧基(c)。
39.结合图6，金属氧化物与聚合物链中的羧基等活性官能团进行交联成盐，使聚合物的强度增大,从而提髙了乳液涂层的拉伸强度；因为交联剂能与碱反应的活性官能团封闭,且形成分子间的交联，从而提高了乳液涂层的耐碱性，但是它的用量不能过多,否则会因为交联度偏高而使涂层变脆,强度下降,用量在0.5-1.5%之间为宜；能够与大分子链上的酸性基团发生反应形成盐而引起高分子链与链之间的交联,使共聚物的强度增大,同时也提高了它的耐碱腐蚀的能力；随着交联剂用量的增加,涂层的耐碱性有明显的提髙,当交联剂的用量为1.5%时，耐碱保留率达到93.4
℅
。
40.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种新旧混凝土粘合方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，制备粘合剂a和粘合剂b，步骤2，先在旧混凝土上面辊涂或喷涂粘合剂a，步骤3，在粘合剂a表干以后、完全固化前辊涂或者喷涂粘合剂b，步骤4，粘合剂b要在未表干以前铺设新混凝土，最后是新混凝土的保养；粘合剂a，为水性硅烷聚合物/纳米二氧化硅杂化粘合剂，包括水性硅烷聚合物乳液、气相纳米二氧化硅粉体、γ-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷，正环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、二丁基二月桂酸锡、正硅酸乙酯；粘合剂b,为丁苯丙/玻璃短纤维丝的弹性粘合剂，包括丁苯丙乳液和玻璃短纤维。2.根据权利要求1所述的一种新旧混凝土粘合方法，其特征在于，制备粘合剂a时，先制备水性硅烷聚合物乳液：制备剪切搅拌机作为乳化装置在对有机硅聚合物进行3000转分的高速剪切搅拌同时,向其中以恒定速度滴加纳米二氧化硅溶胶和去离子水的混合物,保证在20-30分钟内滴加完,之后继续乳化大约30分钟，经历相反转过程最后得到水性硅烷聚合物乳液。3.根据权利要求2所述的一种新旧混凝土粘合方法，其特征在于，制备粘合剂a，于水性硅烷聚合物乳液中,依次加入纳米二氧化硅粉体、γ-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷、正环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、正硅酸乙酯以及二丁基二月桂酸锡完全搅拌混合均匀。4.根据权利要求1所述的一种新旧混凝土粘合方法，其特征在于，制备粘合剂b：在一个反应釜中加入蒸馏水,然后加入纳米硅溶胶并充分搅拌直至完全乳化溶解后,在搅拌下滴加丙烯酸酯单体混合物,搅拌30min后得到均匀的丙烯酸酯单体预乳液,备用；在另一反应釜中加入一定量的丁二烯苯乙烯乳液,然后搅拌升温至80℃开始滴加上述配好的丙烯酸酯单体预乳液和引发剂、缓冲剂的水溶液；控制滴加速度,以便制得均匀的丁苯丙乳液；滴加完毕把温度控制在80~85℃,保温1个小时；再降温至40℃,出料并用60目网布过滤；将玻璃短纤维加入过滤后的丁苯丙乳液中；将丁苯丙乳液和碱性金属氧化物进行交联反应,对于含有酸性基团的树脂具有较好的反应活性，在反应过程中，形成分子间二价盐、分子内二价盐及半盐性侧基。5.根据权利要求2所述的一种新旧混凝土粘合方法，其特征在于，有机硅聚合物为ch2=ch-(ch3o)2si-基团封端的,主链为sio的硅烷化有机硅树脂类聚合物，或为(ch3o)3si-基团封端的聚环氧丙烷,硅烷化聚醚类聚合物。6.一种新旧混凝土粘合剂，其特征在于，包括粘合剂a和粘合剂b,粘合剂a为水性硅烷聚合物/纳米二氧化硅杂化粘合剂，包括30-50份水性硅烷聚合物乳液、1-3份气相纳米二氧化硅粉体、0.5-2份γ-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷，0.5-2份正环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、0.2-1.5份二丁基二月桂酸锡、6-10份正硅酸乙酯；粘合剂b,为丁苯丙/玻璃短纤维丝的弹性粘合剂，包括丁苯丙乳液和玻璃短纤维。7.根据权利要求6所述的一种新旧混凝土粘合剂，其特征在于，所述水性硅烷聚合物乳
液中，mtes占比6%，ppo占比60%，水占比34%。8.根据权利要求6所述的一种新旧混凝土粘合剂，其特征在于，所述气相纳米二氧化硅粉体为半疏水性的ts-610、疏水性的ts-720或亲水性的hs-5。9.根据权利要求6所述的一种新旧混凝土粘合剂，其特征在于，粘合剂a包括40份水性硅烷聚合物乳液、2份气相纳米二氧化硅粉体、1份γ-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷，1份正环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、0.6份二丁基二月桂酸锡、8份正硅酸乙酯。

技术总结

本发明公开了一种新旧混凝土粘合剂及粘合方法，属于建筑领域，其通过将发明粘合剂A铺设在旧混凝土上，起到加固、填充、粘结旧混凝土，发明粘合剂B铺设在粘合剂A上面，粘合剂B上面再铺设新混凝土，粘合剂B起到承上启下的粘合作用；粘合方法和要点：先在旧混凝土上面辊涂或喷涂粘合剂A，在粘合剂A表干以后，完全固化前辊涂或者喷涂粘合剂B，粘合剂B要在未表干以前铺设新混凝土，最后是新混凝土的保养。最后是新混凝土的保养。