納米橡膠改性環氧水下結構膠的研制及應用

李福志 張新建 李歡

收稿日期：2013-09-16

作者簡介：李福志（1947-），男，高級工程師，原武漢粘接學會常務副理事長兼秘書長。中國環氧樹脂應用技術學會理事，華中分會秘書長，多年從

事膠粘劑及環氧樹脂開發應用工作，已發表論文80余篇。

摘要：介紹了應用納米橡膠改性環氧作水下結構膠之研制過程，其中針對水下固化粘接機理、納米橡膠在環氧膠粘劑中的增韌機理、特種水下固化劑的選用、自制潤濕劑的合成、納米無機粉料的觸變作用等進行優化組合開發出具有高強度的結構膠，并應用于水下粘接、堵漏、補強加固等方面。

關鍵詞：納米橡膠改性環氧；特種水下固化劑；高分子潤濕劑；觸變劑

中圖分類號：TQ433.4+3 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2013）11-0036-02

1 概述

中交集團二航工程局是以港口、碼頭、橋梁、道路為主并延伸至水庫、大壩、大型建筑、工礦設施的承包施工單位。在施工應用中大量應用了一些新型材料，其中包括用于加固的建筑結構膠（植筋膠、粘鋼膠、碳纖維膠等）。針對水工建筑，特別是水下建筑的粘接補強，該局需要一種高性能水下膠粘劑，9508廠承擔了研制任務，二航工程局負責膠粘劑的應用試驗，取得了較好效果。

2 研制過程

2.1 水下環境粘接的基本要求

①膠粘劑在水下不流散、不溶于水且能斥水；②膠體進入水下界面后能直接對粘接面浸潤、涂覆及較快固化定位；③固化后有很強的粘附力及長久耐水性；④水下施工簡單、方便、不污染環境。

2.2 水下膠粘劑配方設計思路

普通環氧樹脂及一般的固化劑在水下固化困難，濕潤性差，粘接性能差，耐水性也不強。主要原因是：①普通環氧樹脂雖不溶于水，但胺固化劑一般都溶于水，在水下活性降低，固化不完全；②普通環氧樹脂不易粘附在被粘物上，而會分散、流失；③增韌劑也大都溶于水，水下起不到增韌作用。

為了解決這些問題，采用納米橡膠改性環氧樹脂為主粘料，選用斥水性強的特種胺改性固化劑，添加在水中對被粘面有潤濕作用的潤濕劑（自制）、具有觸變功能的納米填料作增強材料，及其他輔料制成了水下環氧結構膠，并進行了優化配比試驗。

2.3 參考配方（質量份）

納米橡膠改性環氧樹脂 30～50

普通環氧樹脂 70～50

特種水下固化劑溫表 50

（湖南長沙普照生化科技有限公司）

潤濕劑（自制） 適量

納米二氧化硅 適量

促進劑 1～2

偶聯劑 1～3

活性填料（偶聯化硅微粉） 適量

其他改性助劑 適量

甲乙組分配比：m甲∶m乙≈1∶1

2.4 膠粘劑主要性狀及技術指標

①甲組分為灰白色黏稠糊狀物，乙組分為淺黃至棕黃色黏稠糊狀物。

②甲、乙組分混合黏度為4～5萬mPa·s。

③100 g配比物水下初凝時間為45～60 min，適用期不大于30 min，初固時間為2～3 h，72 h完全固化（常溫，水下）。

按照中華人民共和國交通行業標準JT/T 215—95，水下膠粘劑技術要求、試驗方法及技術指標見表1。

3 應用實例

1）天津港貨運碼頭破損加固：該貨運碼頭在停靠貨輪時因操作失誤，致使碼頭支柱破裂、失穩。在清理破損面后，在岸上配好水下結構膠，涂敷在橡膠板上，由潛水員下潛至水下12 m破損處，用刮涂的方法進行修補。歷經2次漲、落潮后，下潛觀察，固化完好。破壞性試驗是混凝土破壞，膠粘面牢固無脫落，1個星期后投入正常使用。至今已有10年仍運轉正常。

2）湖北漳河水庫、廈門某水庫，因管涌出現險情。將水下結構膠在岸上配好后，由潛水員對準漏點直接堵漏，固持約0.5 h后立即止住管涌。漳河水庫應用已8年，后檢修時發現粘貼牢固。廈門某水庫是今年上半年施工的，已有3個月，長期效果有待觀察。

3）湖北黃石某港口碼頭的現場修補。也是在今年上半年加固的，經驗收合格，投入了正常使用。

4）某商場漬水和某污水處理廠加固工程均采用水下結構膠進行堵漏，效果良好。

4 結語

本膠粘劑研發已有10年，水下粘接、修補效果較好，但由于水下環境條件復雜，膠粘劑還需要完善和改進，如快速粘接、低溫粘接、常溫固化耐高溫、腐蝕性環境下粘接等方面還有待改進。

致謝：湖南省長沙普照公司范總及費工提供了特種固化劑及指導意見，中交二航局技術人員提供了施工條件及應用，特致謝意！

參考文獻

[1]胡玉明.環氧固化劑及添加劑[M].北京：化學工業出版社，2011：7.

[2]中華人民共和國交通部.JT/T 215-95水下膠粘劑技術要求和試驗方法[D].1995-09-07.