室温改性环氧树脂胶黏剂控水材料的制备及应用性能研究

发布时间：2017-05-27 16:20

  本文关键词：室温改性环氧树脂胶黏剂控水材料的制备及应用性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：环氧树脂作为20世纪的重要发明之一，因其本身环氧基的高反应活性，而拥有很多优良的性能，其中环氧胶黏剂就是其应用的重要领域。由于其具有粘接强度高、耐腐蚀、电绝缘性、粘接收缩率小等优点，被广泛的应用在土木建筑、固坝防水、电子电器、机械制造以及家居装饰等领域。 本文为配合原位开采油页岩提取页岩油，防止地下水、气、油等流窜而研制地下控水材料。在前人研究的基础上，为了制得拥有良好的力学性能及应用性能且能在室温水中和潮湿环境固化的控水材料。本文以环氧树脂E51为基料，利用环氧胶黏剂配料多样性的特点，分别从固化剂、稀释剂和增韧剂的角度出发，对胶黏剂的性能进行了系统的研究，并最后获得了其室温固化的最佳性能的配方。 首先，通过综合力学和黏度测定考察了聚硫橡胶、正丁基缩水甘油醚和复配固化促进剂的用量对环氧树脂胶黏剂固化性能、适用期、黏度，力学性能的影响，初步确定了配方及对性能影响的主要因素。 其次，在此基础上，通过正交实验和拓展实验对DETA体系和DMP-30体系进行了配方优化，确定稀释剂是影响材料抗拉强度、抗折强度、适用期和固化时间的最主要因素。并确定了上述两个体系的最佳配方。 另外，固化剂是环氧树脂胶黏剂配方的关键组分，直接影响固化后材料的力学性能和应用性能。为了获得性能更优的环氧树脂控水材料的性能，考察了主固化剂810与复合固化促进剂对材料力学性能的影响，研究表明，当810固化剂与环氧树脂用量比为0.15：1、固化促进剂多元胺与叔胺用量比配合使用时，所获得的材料室温性能最佳：适用期为70min，固化时间为12h，抗拉强度为21.6MPa；考察了温度对胶黏剂固化过程及固化物性能的影响，以获得胶黏剂的使用温度范围。确定了其最低使用温度不得低于零下18oC；不同固化温度下红外谱图比较显示其在120℃环境下，固化物结构仍然没有改变，并通过DSC扫描确定其玻璃化转变温度为139℃，即最高使用温度为139.3℃；通过FT-IR分析了其最佳配方固化物的与主要原料的红外谱图，进一步确定了其配方用量的合理性。 最后，为了恢复地下水的平衡，研究了在上述配方中复配少量可降解或溶解的物质，在使用若干年后这些物质发生降解或溶解促使胶黏剂形成孔洞，进而使得地下水生态系统得以恢复。结果显示，，当环氧树脂中加入2.0-4.5%可降解或溶解物质，其在20℃水温条件下，24个月以后聚丙烯酰胺可以降解60%以上。 本文所研制的堵水剂不仅适用于单一水层或高含水层，而且对堵水和油没有选择性。即在地层中固沙、土而形成堵塞物。它既可封堵水层也可封堵油层。这种堵水剂为油页岩的开采提供必要的保证。
【关键词】：环氧树脂 室温固化 聚丙烯酰胺 水中固化 降解
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ433.437
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-27
• 1.1 环氧树脂发展简介11-12
• 1.2 环氧树脂胶黏剂简介12-19
• 1.2.1 环氧胶黏剂的组成12-17
• 1.2.2 环氧胶黏剂的特点17-18
• 1.2.3 环氧胶黏剂的应用18-19
• 1.3 环氧树脂固化机理19-24
• 1.3.1 环氧基的电子云分布与反应活性19-21
• 1.3.2 与含活泼氢醇类化合物的固化反应机理21-22
• 1.3.3 与胺类的固化反应机理22-23
• 1.3.4 与酸酐的固化反应机理23-24
• 1.4 室温固化的环氧树脂24-25
• 1.5 本课题的研究意义及主要研究内容25-27
• 第2章 实验部分27-36
• 2.1 实验药品与仪器27-28
• 2.2 胶黏剂的制备28-31
• 2.2.1 胶黏剂主体配方选择的理论依据28-29
• 2.2.2 室温改性环氧胶黏剂的配制工艺29-31
• 2.3 环氧胶黏剂固化剂用量的确定31-32
• 2.4 性能测试与表征32-35
• 2.4.1 黏度测试32
• 2.4.2 适用期的测定32-33
• 2.4.3 固化时间的测定33
• 2.4.4 力学性能测试33
• 2.4.5 玻璃化转变温度(Tg)测定33-34
• 2.4.6 红外光谱表征34
• 2.4.7 电子显微镜测试34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 环氧胶黏剂配方设计及性能研究36-47
• 3.1 引言36
• 3.2 聚硫橡胶对胶黏剂力学性能的影响36-41
• 3.2.1 不同固化剂对强度的影响37-39
• 3.2.2 不同固化剂对固化温度和时间的影响39-40
• 3.2.3 不同固化剂对适用期的影响40
• 3.2.4 固化剂的确定40-41
• 3.3 稀释剂对胶黏剂黏度和固化的影响41-43
• 3.4 固化剂对胶黏剂固化时间及性能的影响43-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 环氧胶黏剂配方的优化47-66
• 4.1 引言47-55
• 4.1.1 正交实验设计47-48
• 4.1.2 单一固化促进剂配方的优化48-55
• 4.2 复配的复合固化剂配方优化55-65
• 4.2.1 改变固化促进剂的种类确定其最佳配方55-56
• 4.2.2 810 固化剂的优化56-61
• 4.2.3 胶黏剂最佳配方的红外表征和 Tg 测定61-65
• 4.3 本章小结65-66
• 第5章 环氧胶黏剂的应用研究66-75
• 5.1 引言66-67
• 5.2 不同压力下不同配方控水材料的渗透研究67-68
• 5.3 地下模拟试验68-70
• 5.3.1 两井及三井模拟实验68-69
• 5.3.2 六管模拟实验69-70
• 5.4 聚丙烯酰胺对胶黏剂的改性70-74
• 5.4.1 工作原理71
• 5.4.2 聚丙烯酰胺对力学性能的影响71-72
• 5.4.3 聚丙烯酰胺降解性能研究72-74
• 5.5 本章小结74-75
• 第6章 结论75-76
• 参考文献76-82
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果82-83
• 致谢83

【参考文献】

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本文编号：400556