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树脂混凝土具有强度高、耐久性好、施工快,无需加热等优点,具有广阔的应用前景。研究树脂混凝土所用树脂胶结料的组成及特征,是保证树脂混凝土材料的应用于发展的基础。树脂胶结料不同于传统沥青基和水泥基材料,根据其具体组成,树脂胶结料的整个固化过程中的化学反应类型明确,传统的评价指标不能准确地表征其性质的特点和变化。
鉴于此,从环氧树脂胶结料的固化反应动力学和物理力学性能两方面,开展了环氧树脂胶结料在整个固化过程中的不同指标的研究,主要研究内容和研究成果如下:
首先,基于树脂混凝土的结构特点,从化学结构的角度分析不同树脂和固化剂的特点,提出大体积、室外固化的路用环氧树脂胶结料主要组分筛选原则,确定了以双酚A型环氧树脂和改性胺固化剂593为主体的固化体系。
其次,基于环氧树脂与胺类固化剂的反应机理,以理论固化度指标来衡量环氧树脂与固化剂之间的比例关系,表征环氧树脂的固化程度。通过非等温DSC扫描的方法,对不同固化度的E51/593体系放热焓进行测试,确定理论固化度与实际固化度之间的联系,认为固化度既是环氧树脂与固化剂之间配方设计的重要指标。针对不同升温速率下的非等温DSC曲线确定其固化过程中温度参数,拟推出恒温(室温)条件下固化温度参数,将室温固化环氧树脂体系以温度范围划分为两个阶段,重新从温度变化的角度定义胶结料的可操作时间。
再次,利用模型拟合法,分别对n级反应模型和自催化模型的动力学方程进行拟合,比较两种模型拟合结果,认为自催化模型能够很好的描述环氧树脂的固化行为,而n级反应模型不能描述体系自身放热引起的自催化效应对反应速率的影响;并且,认为在环氧树脂的整个固化过程中,自催化效应造成固化体系的不稳定,易出现“爆聚”现象,对可操作时间指标对应温度范围进行解释。
最后,以固化度为控制指标之一,对纯环氧树脂固化产物进行增韧改性试验,确定了以聚氨酯增韧环氧树脂体系的力学性能影响因素,提出针对胶结料韧性的力学性能评价指标。研究了环氧树脂体系初始阶段的粘度特性,分析了增韧材料,温度,稀释剂等对粘度的影响,建立了树脂组分的粘度预测模型。根据混合料拌和状况和可操作时间范围,建立粘度技术指标。
鉴于此,从环氧树脂胶结料的固化反应动力学和物理力学性能两方面,开展了环氧树脂胶结料在整个固化过程中的不同指标的研究,主要研究内容和研究成果如下:
首先,基于树脂混凝土的结构特点,从化学结构的角度分析不同树脂和固化剂的特点,提出大体积、室外固化的路用环氧树脂胶结料主要组分筛选原则,确定了以双酚A型环氧树脂和改性胺固化剂593为主体的固化体系。
其次,基于环氧树脂与胺类固化剂的反应机理,以理论固化度指标来衡量环氧树脂与固化剂之间的比例关系,表征环氧树脂的固化程度。通过非等温DSC扫描的方法,对不同固化度的E51/593体系放热焓进行测试,确定理论固化度与实际固化度之间的联系,认为固化度既是环氧树脂与固化剂之间配方设计的重要指标。针对不同升温速率下的非等温DSC曲线确定其固化过程中温度参数,拟推出恒温(室温)条件下固化温度参数,将室温固化环氧树脂体系以温度范围划分为两个阶段,重新从温度变化的角度定义胶结料的可操作时间。
再次,利用模型拟合法,分别对n级反应模型和自催化模型的动力学方程进行拟合,比较两种模型拟合结果,认为自催化模型能够很好的描述环氧树脂的固化行为,而n级反应模型不能描述体系自身放热引起的自催化效应对反应速率的影响;并且,认为在环氧树脂的整个固化过程中,自催化效应造成固化体系的不稳定,易出现“爆聚”现象,对可操作时间指标对应温度范围进行解释。
最后,以固化度为控制指标之一,对纯环氧树脂固化产物进行增韧改性试验,确定了以聚氨酯增韧环氧树脂体系的力学性能影响因素,提出针对胶结料韧性的力学性能评价指标。研究了环氧树脂体系初始阶段的粘度特性,分析了增韧材料,温度,稀释剂等对粘度的影响,建立了树脂组分的粘度预测模型。根据混合料拌和状况和可操作时间范围,建立粘度技术指标。