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为解决目前广泛应用的糠醛丙酮体系环氧灌浆材料中糠醛毒性大、易挥发及刺激性强等问题,本论文采用了两种方案:1)采用糠醛与含α-H的脂肪族醛进行羟醛缩合反应,合成一种结构类似于糠醛,但分子量、沸点比糠醛高,毒性、挥发性比糠醛低的α,β-呋喃丙烯醛,将其代替糠醛来制备环保型改性糠醛丙酮环氧灌浆材料;2)直接用性质与糠醛接近的低毒性的苯甲醛代替糠醛,与丙酮配制成稀释剂,制备环保高渗透性灌浆材料。
采用含α-H的脂肪族醛,合成一系列α,β-呋喃丙烯醛,并采用IR、UV、1HNMR、MS等分析手段对产物进行了结构表征,然后制备出一系列改性糠醛丙酮环氧灌浆材料。对比浆材的性能,综合考虑各方面的因素,优选用正丁醛合成的3-呋喃基-2-乙基-丙烯醛(FEA)作为稀释剂,FEA的LD50为1260mg/kg,属低毒。在FEA与丙酮配比为2.5:1~2.0:1、稀释剂添加量为30%、促进剂0.2%及固化剂用量10%时,制得的浆材黏度为80~97.5mPa·s、28d抗压强度为96.76~99.98MPa、拉伸剪切强度为5.07~6.06MPa,抗拉强度为40.16~41.13MPa,是一种低挥发度、性能优异的环保型环氧灌浆材料。
以低毒的苯甲醛直接代替糠醛与丙酮作为稀释剂,制备环氧树脂灌浆材料,探讨了稀释剂配比、稀释剂添加量、固化剂种类及添加量等因素对浆材性能的影响,得出最佳配方:当苯甲醛与丙酮配比1.5:1、稀释剂添加量为40%~50%、固化剂含量为9%、促进剂为0.5%时,制备的浆材各项性能满足行业标准要求。该浆材除了物理性能优异外,其颜色较浅,黏度低,渗透性强,是一种很有应用价值的高渗透性环保型环氧灌浆材料。
本论文采用两种方案制备的环氧灌浆材料,都具有优异的性能,可以解决糠醛丙酮体系中糠醛毒性大、易挥发及刺激性强等问题,在灌浆领域具有良好的应用前景和工业化价值。