本發明涉及一種導電膠粘劑，尤其涉及一種混凝土結構加固用的導電結構膠及其制備方法和用途。
背景技術：
：在海洋環境或被鹽污染等環境中服役的鋼筋混凝土結構，由鋼筋銹蝕引起的結構受力性能退化，已經嚴重影響其安全性和使用性。由于混凝土中鋼筋的銹蝕屬于電化學腐蝕，而陰極保護法能直接抑制鋼筋自身的電化學腐蝕過程，能有效保護鋼筋，因此得到了廣泛的應用。陰極保護法是采用外加電流或引入電位更負的陽極材料，使鋼筋發生陰極極化而受到保護。其中，由于碳纖維聚合材料具有良好的導電性和耐腐蝕性，將碳纖維布粘貼在被腐蝕構件上，在用于加固的同時兼作陰極保護的陽極材料，實現加固補強和阻止鋼筋銹蝕的雙重目的，是目前新興的一種陰極保護方法。然而，一般結構加固用膠粘劑沒有導電性能，導致碳纖維布與鋼筋之間無法實現電連通，也就不能達到陰極保護的目的。因此，導電結構膠的制備是碳纖維布加固混凝土結構陰極保護的核心問題。為了同時達到結構加固和陰極保護的目的，不僅要求結構導電膠具有滿足混凝土結構加固規范所要求的粘結強度，同時還要具有良好的導電性能。目前，導電膠的制備多采用在聚合物基體中加入導電材料得到多相復合材料的方法。其中最為普遍的導電材料為炭黑、鈦顆粒、金屬絲或碳纖維，通常能夠獲得導電性能良好的導電膠，但其主要應用于波導、印制電路、電子儀表、電子封裝等領域，不具備結構加固所必須的高強度。為了解決以上問題，迫切需要一種新型的導電結構膠來代替。技術實現要素：本發明為解決
背景技術：
中存在的問題提供一種兼具高強度與優良導電性能的導電結構膠。一種混凝土結構加固用的導電結構膠，其具體技術方案如下：一種混凝土結構加固用的導電結構膠，包括A組份和B組份；所述A組份包括下述重量份的原料：環氧樹脂80-100份，活化磷片石墨25-35份，無水乙醇5-15份，分散劑聚乙烯吡咯烷酮1-2份；所述B組份包括12-15重量份的固化劑三乙醇胺。所述環氧樹脂采用雙酚A型環氧樹脂。所述活化磷片石墨中鱗片石墨粒徑在10微米-44微米之間。本發明還提供一種混凝土結構加固用的導電結構膠的制備方法，步驟如下：將乙醇和環氧樹脂基體充分混合均勻后，加入分散劑聚乙烯吡咯烷酮和經過清洗、活化的鱗片石墨，采用超聲震蕩儀進行分散，最后加入固化劑三乙醇胺，配制出同時具有高強度以及優良導電性能的導電結構膠，具體步驟如下（1）將鱗片石墨在10%NaOH溶液中煮沸10min，冷卻至室溫，過濾，用蒸餾水洗滌至中性；然后將洗滌后的鱗片石墨再用10%HNO3煮沸10min，冷卻至室溫，過濾，用蒸餾水洗滌至中性后在120℃條件下真空干燥，使鱗片石墨活化，得到活化磷片石墨，備用；（2）按配方分別準確稱量A組份各原料，首先將環氧樹脂加入到乙醇溶液中，采用超聲震蕩儀持續震蕩，使環氧樹脂充分稀釋；然后繼續加入活化鱗片石墨和分散劑聚乙烯吡咯烷酮，繼續超聲震蕩，使活化鱗片石墨和分聚乙烯吡咯烷酮在環氧樹脂中分散均勻，得到A組分；（3）按配方準確稱量B組份原料：固化劑三乙醇胺，將其加入上步所制得的A組份中快速攪拌后超聲震蕩5min，即得到導電結構膠。所述環氧樹脂采用雙酚A型環氧樹脂。所述活化磷片石墨中鱗片石墨粒徑在10微米-44微米之間。本發明配制好的導電結構膠最好在10min內用完，以免膠體固化影響粘接效果。本發明制備的導電結構膠可作為工程結構粘貼加固黏結膠和陰極保護次陽極的用途，主要用于解決海洋環境或鹽污染環境下混凝土結構中鋼筋銹蝕導致的結構受力性能退化的問題；要求用于粘貼碳纖維布的黏結膠既具有滿足工程結構加固規范所要求的高粘結強度，同時還要具有陰極保護次陽極所需要的良好導電性能，本發明采用在環氧樹脂基體中加入活化鱗片石墨導電材料及其它自配添加助劑，用超聲震蕩儀進行分散的方法，得到同時具有高強度和優異導電性能的導電結構膠，可滿足上述要求，可廣泛用作工程結構粘貼加固黏結膠和陰極保護次陽極。本發明研制的混凝土結構加固用導電結構膠，分為A、B兩組份：采用內聚強度高、粘結性能好的環氧樹脂作基體，以及導電性能好、電阻值穩定、價格低廉的鱗片石墨作導電材料，輔以其它自配添加助劑，作為A組份；B組份為固化劑三乙醇胺。經多個對比實驗驗證了該導電結構膠兼有優異的導電性能和良好的力學性能，能夠實現碳纖維布加固混凝土結構同時兼作陽極材料的雙重目的。本發明的技術效果：1.本發明的導電結構膠具有滿足工程結構加固的粘接強度：根據GB50728-2011《工程結構加固材料應用安全性鑒定規范》對以混凝土為基材、粘貼纖維復合材用結構膠，抗拉強度應≥38MPa，抗彎強度應≥50MPa，抗壓強度應≥70MPa；2.本發明的導電結構膠的體積電阻率均小于1Ω?cm，滿足陰極保護用導電涂層次陽極的要求；3.本發明的導電結構膠的掃描電鏡照片如圖1所示，可以看出，鱗片石墨在基體內分散性良好，鱗片石墨晶體之間搭接不間斷，能夠實現電流導通；4.經多個對比實驗，有力證明了本發明的導電結構膠同時作為工程結構粘貼加固黏結膠和陰極保護次陽極的有效性。附圖說明圖1導電結構膠的掃描電鏡照片；圖2采用導電結構膠粘貼CFRP加固銹蝕鋼筋混凝土柱試件照片；圖3銹蝕率為1%的試件陰極保護前后的電化學阻抗譜；圖4銹蝕率為3%的試件陰極保護前后的電化學阻抗譜；圖5銹蝕率為6%的試件陰極保護前后的電化學阻抗譜。具體實施方式下面結合實施例和附圖對本發明做進一步說明。實施例11.鱗片石墨活化處理：先將鱗片石墨在10%NaOH溶液中煮沸10min，冷卻至室溫，過濾，用蒸餾水洗滌至中性；再用10%HNO3煮沸10min，冷卻至室溫，過濾，用蒸餾水洗滌至中性；最后在120℃條件下真空干燥，使鱗片石墨活化，備用；2.使用多功能電子天平按配方準確稱量A組份原料：100份環氧樹脂和7份無水乙醇，采用超聲震蕩儀持續震蕩10min，加入經過活化處理的鱗片石墨30份和分散劑聚乙烯吡咯烷酮2份，繼續超聲震蕩15min；3、使用多功能電子天平按配方準確稱量B組份原料：固化劑三乙醇胺14份，將其加入A組份中快速攪拌后超聲震蕩5min，即完成導電結構膠的制備。4、配制好的導電結構膠最好在10min內用完，以免膠體固化影響粘接效果。實施例21、鱗片石墨活化處理：先將鱗片石墨在10%NaOH溶液中煮沸10min，冷卻至室溫，過濾，用蒸餾水洗滌至中性；再用10%HNO3煮沸10min，冷卻至室溫，過濾，用蒸餾水洗滌至中性；最后在120℃條件下真空干燥，使鱗片石墨活化，備用；2、使用多功能電子天平按配方準確稱量A組份原料：80份環氧樹脂和5份無水乙醇，采用超聲震蕩儀持續震蕩10min，加入經過活化處理的鱗片石墨25份和分散劑聚乙烯吡咯烷酮1份，繼續超聲震蕩15min；3、使用多功能電子天平按配方準確稱量B組份原料：固化劑三乙醇胺12份，將其加入A組份中快速攪拌后超聲震蕩5min，即完成導電結構膠的制備。配制好的導電結構膠最好在10min內用完，以免膠體固化影響粘接效果。實施例31、鱗片石墨活化處理：先將鱗片石墨在10%NaOH溶液中煮沸10min，冷卻至室溫，過濾，用蒸餾水洗滌至中性；再用10%HNO3煮沸10min，冷卻至室溫，過濾，用蒸餾水洗滌至中性；最后在120℃條件下真空干燥，使鱗片石墨活化，備用；2、使用多功能電子天平按配方準確稱量A組份原料：90份環氧樹脂和15份無水乙醇，采用超聲震蕩儀持續震蕩10min，加入經過活化處理的鱗片石墨35份和分散劑聚乙烯吡咯烷酮1.5份，繼續超聲震蕩15min；3、使用多功能電子天平按配方準確稱量B組份原料：固化劑三乙醇胺15份，將其加入A組份中快速攪拌后超聲震蕩5min，即完成導電結構膠的制備。配制好的導電結構膠最好在10min內用完，以免膠體固化影響粘接效果。對比試驗對比實施例1-9：制作9個直徑為150mm、高度為310mm的自密實混凝土圓柱。試件養護達到28天后，采用恒電流通電法加速鋼筋銹蝕獲得銹蝕鋼筋混凝土柱。表1實施例基本信息實施例是否CFRP加固是否陰極保護理論銹蝕率腐蝕電流密度1否否1%0.183μA?cm2否否3%0.450μA?cm3否否6%10.406μA?cm4是否1%0.115μA?cm5是否3%0.289μA?cm6是否6%5.327μA?cm7是是1%0.165μA?cm8是是3%0.204μA?cm9是是6%2.933μA?cm采用導電結構膠粘貼碳纖維布前，首先將粘結面用清洗劑Dynatex49665清洗，以除去油漬、污漬和灰塵，用砂輪打磨機粗化處理后進行二次清洗，然后使用滾筒刷將導電結構膠均勻刷涂于柱身，分別沿試件4-9柱身粘貼一層碳纖維布，并均勻涂刷薄薄一層導電結構膠，最后滾動滾筒刷使得碳纖維布緊貼試件表面，確保導電結構膠完全浸潤纖維布，消除氣泡、凸起等缺陷；制作完成的試件如附圖2所示。采用強制電流陰極極化方法為試件7-9提供保護；鋼筋混凝土外加電流陰極保護系統由CS310型單通道電化學工作站、輔助陽極和電極電纜線組成。其中，輔助陽極由主陽極和次陽極組成，主陽極為碳纖維布，其作用是將供電電源的直流電纜與次陽極連接，并將陰極保護電流分散到次陽極上；次陽極為導電結構膠，其作用是將陰極保護電流直接從主陽極傳遞到漆膜，進而均勻分散到混凝土柱表面。經過一年的干濕循環后，進行電化學測試。通過附圖3-5對比陰極保護前后的電化學阻抗譜圖可知，銹蝕鋼筋混凝土柱在陰極極化電流的作用下電荷轉移阻力增大，腐蝕電流密度減小，鋼筋/混凝土界面銹蝕狀況得到有效改善。說明導電結構膠能夠很好地傳遞和分散陰極保護電流，滿足陰極保護的導電要求。電化學測試后進行鋼筋拔出試驗，發現試件4-6相比未加固柱1-3，鋼筋與混凝土之間的極限粘結應力得到顯著提高，試件破壞由脆性的劈裂破壞變為延性的鋼筋拔出破壞。這主要是由于纖維增強聚合物對混凝土橫向變形的約束作用保證了混凝土保護層不會發生劈裂破壞，進而顯著改善鋼筋和混凝土之間的粘結性能。說明導電結構膠作為粘貼碳纖維布加固混凝土結構的結構膠，滿足工程結構加固的強度要求。本發明的常規使用方法：1.待加固部位的粘結面用清洗劑Dynatex49665清洗，以除去油漬、污漬和灰塵，不能使用酒精、汽油或油漆稀釋液，清洗寬度應大于粘結施工寬度；2.通過機械打磨（可使用銼刀、砂紙等）已清洗的表面，粗化處理后可以獲得強度最高、耐久性最好的粘結件，注意打磨后應進行第二次清洗處理；3.粘結部分涂抹導電結構膠后在其外周粘貼一層碳纖維布后應立即拼合夾住，滾動滾筒刷以均勻接觸壓力保證粘結部位的最佳固化，確保導電結構膠完全浸潤碳纖維布，消除氣泡、凸起等缺陷；注意避免在溫度低于10℃以下環境下施工，一般可在10℃以上自然固化，若加溫固化膠接強度可大幅度提高（120℃下固化150min可以得到最大粘接強度）；溢出的膠在固化前用刮板除去，避免固化后難以清除影響結構外觀。應當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬于現有技術。應當理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細，并不能因此而認為是對本發明專利保護范圍的限制，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明權利要求所保護的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發明的保護范圍之內，本發明的請求保護范圍應以所附權利要求為準。當前第1頁1 2 3