纳米橡胶改性环氧水下结构胶的研制及应用

李福志 张新建 李欢

收稿日期：2013-09-16

作者简介：李福志（1947-），男，高级工程师，原武汉粘接学会常务副理事长兼秘书长。中国环氧树脂应用技术学会理事，华中分会秘书长，多年从

事胶粘剂及环氧树脂开发应用工作，已发表论文80余篇。

摘要：介绍了应用纳米橡胶改性环氧作水下结构胶之研制过程，其中针对水下固化粘接机理、纳米橡胶在环氧胶粘剂中的增韧机理、特种水下固化剂的选用、自制润湿剂的合成、纳米无机粉料的触变作用等进行优化组合开发出具有高强度的结构胶，并应用于水下粘接、堵漏、补强加固等方面。

关键词：纳米橡胶改性环氧；特种水下固化剂；高分子润湿剂；触变剂

中图分类号：TQ433.4+3 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2013）11-0036-02

1 概述

中交集团二航工程局是以港口、码头、桥梁、道路为主并延伸至水库、大坝、大型建筑、工矿设施的承包施工单位。在施工应用中大量应用了一些新型材料，其中包括用于加固的建筑结构胶（植筋胶、粘钢胶、碳纤维胶等）。针对水工建筑，特别是水下建筑的粘接补强，该局需要一种高性能水下胶粘剂，9508厂承担了研制任务，二航工程局负责胶粘剂的应用试验，取得了较好效果。

2 研制过程

2.1 水下环境粘接的基本要求

①胶粘剂在水下不流散、不溶于水且能斥水；②胶体进入水下界面后能直接对粘接面浸润、涂覆及较快固化定位；③固化后有很强的粘附力及长久耐水性；④水下施工简单、方便、不污染环境。

2.2 水下胶粘剂配方设计思路

普通环氧树脂及一般的固化剂在水下固化困难，湿润性差，粘接性能差，耐水性也不强。主要原因是：①普通环氧树脂虽不溶于水，但胺固化剂一般都溶于水，在水下活性降低，固化不完全；②普通环氧树脂不易粘附在被粘物上，而会分散、流失；③增韧剂也大都溶于水，水下起不到增韧作用。

为了解决这些问题，采用纳米橡胶改性环氧树脂为主粘料，选用斥水性强的特种胺改性固化剂，添加在水中对被粘面有润湿作用的润湿剂（自制）、具有触变功能的纳米填料作增强材料，及其他辅料制成了水下环氧结构胶，并进行了优化配比试验。

2.3 参考配方（质量份）

纳米橡胶改性环氧树脂 30～50

普通环氧树脂 70～50

特种水下固化剂温表 50

（湖南长沙普照生化科技有限公司）

润湿剂（自制） 适量

纳米二氧化硅 适量

促进剂 1～2

偶联剂 1～3

活性填料（偶联化硅微粉） 适量

其他改性助剂 适量

甲乙组分配比：m甲∶m乙≈1∶1

2.4 胶粘剂主要性状及技术指标

①甲组分为灰白色黏稠糊状物，乙组分为浅黄至棕黄色黏稠糊状物。

②甲、乙组分混合黏度为4～5万mPa·s。

③100 g配比物水下初凝时间为45～60 min，适用期不大于30 min，初固时间为2～3 h，72 h完全固化（常温，水下）。

按照中华人民共和国交通行业标准JT/T 215—95，水下胶粘剂技术要求、试验方法及技术指标见表1。

3 应用实例

1）天津港货运码头破损加固：该货运码头在停靠货轮时因操作失误，致使码头支柱破裂、失稳。在清理破损面后，在岸上配好水下结构胶，涂敷在橡胶板上，由潜水员下潜至水下12 m破损处，用刮涂的方法进行修补。历经2次涨、落潮后，下潜观察，固化完好。破坏性试验是混凝土破坏，胶粘面牢固无脱落，1个星期后投入正常使用。至今已有10年仍运转正常。

2）湖北漳河水库、厦门某水库，因管涌出现险情。将水下结构胶在岸上配好后，由潜水员对准漏点直接堵漏，固持约0.5 h后立即止住管涌。漳河水库应用已8年，后检修时发现粘贴牢固。厦门某水库是今年上半年施工的，已有3个月，长期效果有待观察。

3）湖北黄石某港口码头的现场修补。也是在今年上半年加固的，经验收合格，投入了正常使用。

4）某商场渍水和某污水处理厂加固工程均采用水下结构胶进行堵漏，效果良好。

4 结语

本胶粘剂研发已有10年，水下粘接、修补效果较好，但由于水下环境条件复杂，胶粘剂还需要完善和改进，如快速粘接、低温粘接、常温固化耐高温、腐蚀性环境下粘接等方面还有待改进。

致谢：湖南省长沙普照公司范总及费工提供了特种固化剂及指导意见，中交二航局技术人员提供了施工条件及应用，特致谢意！

参考文献

[1]胡玉明.环氧固化剂及添加剂[M].北京：化学工业出版社，2011：7.

[2]中华人民共和国交通部.JT/T 215-95水下胶粘剂技术要求和试验方法[D].1995-09-07.