[发明专利]一种用于粘碳纤维加固的碳纳米管改性环氧树脂胶黏剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂胶黏剂，具体涉及一种用于粘碳纤维加固的碳纳米管改性环氧树脂胶黏剂。

背景技术

碳纤维加固修复混凝土结构技术是20世纪80年代末90年代初在日、美等发达国家兴起的一项新型加固补强技术，目前已广泛应用于桥梁、建(构)筑物混凝土结构的加固修补工程之中。与传统的加固技术相比，粘碳纤维加固具有高强高效、极佳的耐腐蚀性、耐久性和较好的抗疲劳性、不增加构件的自重和体积、适用面广等优点。

由于碳纤维本身具有非常优良的力学性能，因此在粘碳纤维加固工艺中，胶黏剂往往成为了决定粘碳纤维加固工艺好坏的关键因素。如果用于粘碳纤维加固的胶黏剂的质量不佳，会影响粘碳纤维加固的加固效果。因此非常有必要提高胶黏剂的性能，从而提高粘碳纤维加固的加固效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种固化后抗拉强度、抗压强度、抗弯强度及拉伸抗剪强度较高的用于粘碳纤维加固的碳纳米管改性环氧树脂胶黏剂。

本发明的技术方案是这样实现的：一种用于粘碳纤维加固的碳纳米管改性环氧树脂胶黏剂，由环氧树脂基体和碳纳米管组成。

上述用于粘碳纤维加固的碳纳米管改性环氧树脂胶黏剂，碳纳米管的质量为环氧树脂基体总质量的0.1％～15％。

上述用于粘碳纤维加固的碳纳米管改性环氧树脂胶黏剂，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、改性单壁碳纳米管和改性多壁碳纳米管中的一种或者两种及两种以上的混合物。

上述用于粘碳纤维加固的碳纳米管改性环氧树脂胶黏剂，改性单壁碳纳米管或改性多壁碳纳米管的制备方法包括如下步骤：(1)单壁碳纳米管或多壁碳纳米管的羧基化的步骤；(2)已羧基化单壁碳纳米管或已羧基化多壁碳纳米管的酰氯化的步骤；(3)经过酰氯化处理的已羧基化单壁碳纳米管或已羧基化多壁碳纳米管的胺基官能化接枝改性的步骤。

上述用于粘碳纤维加固的碳纳米管改性环氧树脂胶黏剂，在步骤(1)中：将单壁碳纳米管或多壁碳纳米管放入盛有羧基化试剂的反应容器中水浴超声处理5～8小时，水浴加热温度为60～100℃，超声功率为40-60W，反应结束后用去离子水将已羧基化的单壁碳纳米管或已羧基化的多壁碳纳米管洗涤至滤液呈中性，然后干燥备用。

上述用于粘碳纤维加固的碳纳米管改性环氧树脂胶黏剂，在步骤(1)中：将单壁碳纳米管或多壁碳纳米管放入盛有羧基化试剂的反应容器中之后，再向反应容器中加入三氯氧钒，三氯氧钒的加入量为碳纳米管质量的0.5％-1％。

上述用于粘碳纤维加固的碳纳米管改性环氧树脂胶黏剂，所述羧基化试剂为盐酸、硫酸、硝酸、H₂O₂/NH₃·H₂O、磷酸和氢氟酸中的任意一种或盐酸、硫酸、硝酸、磷酸和氢氟酸中的两种或两种以上的混合物。

上述用于粘碳纤维加固的碳纳米管改性环氧树脂胶黏剂，在步骤(2)中：将已羧基化的单壁碳纳米管或已羧基化的多壁碳纳米管放入反应容器中，然后向反应容器中加入氯化亚砜或者以DMF、吡啶或三乙胺为溶剂的氯化亚砜或三氯化磷溶液，然后在磁力搅拌下进行回流，反应温度为60～80℃，反应结束后通过减压蒸馏的方式除去氯化亚砜或三氯化磷，然后将产物倒入氯仿中超声振荡5-20min，然后减压过滤，再用氯仿淋洗，最后再将所得产物在60～80℃下真空干燥20～28小时后即可得酰氯化的单壁碳纳米管或酰氯化的多壁碳纳米管。

上述用于粘碳纤维加固的碳纳米管改性环氧树脂胶黏剂，在步骤(3)中：将经过酰氯化的单壁碳纳米管或酰氯化的多壁碳纳米管放入反应容器中，然后加入溶剂N，N-二甲基甲酰胺DMF或二甲基亚砜DMSO，再加入含有两个或两个以上胺基的胺类化合物，然后超声处理20～28小时，超声功率为80-100W，反应温度为100～140℃，反应结束后减压过滤，并用无水乙醇洗涤产物，在60～80℃下真空干燥20～28小时后得改性单壁碳纳米管或改性多壁碳纳米管。

上述用于粘碳纤维加固的碳纳米管改性环氧树脂胶黏剂，所述胺类化合物为己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、五甲基二乙烯三胺和2-甲基戊二胺中的任意一种或者两种及两种以上的混合物。

本发明的有益效果是：

1.经过碳纳米管改性的环氧树脂胶黏剂的力学性能有了大幅的提高，更加适合于粘碳纤维加固。

2.经过碳纳米管改性的环氧树脂胶黏剂浸润碳纤维的能力增强，改善了碳纤维加固的效果。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。

实施例1