一种用于排水管道的常温原位修复材料及其施工方法
阅读说明：本技术 一种用于排水管道的常温原位修复材料及其施工方法 (Normal-temperature in-situ repair material for drainage pipeline and construction method thereof ) 是由 李通 李佳川 李万朝 张�杰 俞发兰 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于排水管道的常温原位修复材料及其施工方法,其包括A料和B料两部分,A料是将酚醛环氧丙烯酸酯、双酚A环氧二丙烯酸酯和2-甲基丙烯酸乙酯均匀混合而得,B料是将4-乙烯基苯甲醛、光引发剂1173、偶氮二异丁腈、香豆素-多孔微球复合物、钛卟啉配合物、二氯甲烷、三氟乙酸均匀混合而得。在施工时,直接将A料和B料搅拌混匀,即配即用,使用方便,具有较高的机械性能和耐腐蚀性,对排水管道具有良好的修复性。(The invention discloses a normal-temperature in-situ repair material for a drainage pipeline and a construction method thereof, wherein the material A comprises a material A and a material B, the material A is obtained by uniformly mixing novolac epoxy acrylate, bisphenol A epoxy diacrylate and 2-ethyl methacrylate, and the material B is obtained by uniformly mixing 4-vinylbenzaldehyde, a photoinitiator 1173, azobisisobutyronitrile, a coumarin-porous microsphere complex, a titanium porphyrin complex, dichloromethane and trifluoroacetic acid. During construction, the material A and the material B are directly stirred and mixed uniformly, and the paint is ready to use after being prepared, is convenient to use, has higher mechanical property and corrosion resistance, and has good repairability for a drainage pipeline.)
技术领域
本发明涉及管道修复技术领域，特别是涉及一种用于排水管道的常温原位修复材料及其施工方法。
背景技术
原位固化修复工艺是目前排水管道修复施工中应用较为广泛的工艺之一，目前在国内应用较为广泛的施工工艺包括翻转热固化法、拉入式紫外光固化法等工艺。
翻转热固化修复施工需要现场具有足够的翻转施工空间，待修复管段至少需要有一端检查井，且检查井周边具有放置翻转设备、热水加热系统等所需的场地和空间，且在加热时需要足够的水来保证翻转施工顺利进行。
紫外光固化修复施工则需要管段两端的检查井都具有操作空间，一端检查井位置处放置内衬软管，另一端检查井固定卷扬机牵拉材料，对施工现场的场地要求较为严格，固化过程时还需要有足够放置固化设备的空间和场地。
上述两种修复工艺对于道路下方的管道开展修复施工时，无需考虑场地的限制因素。但是对于一些分布在河道或者车辆难以达到的管道时，需要搭设足够多的辅助设施方可完成修复施工。针对这些特殊的施工管道，特别是受制于施工场地以及环境限制的管道，可以采用常温原位固化修复工艺。
专利申请CN110746552A公开了一种原位固化修复树脂，是由A料和B料组成，A料包括固化性树脂、反应稀释剂、交联剂和填料等，B料为固化剂，其中，固化性树脂包括丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚乳酸树脂、聚乙二醇等。该专利申请的树脂固化后的机械性能欠佳，耐腐蚀性主要依赖于纳米银粉的加入，成本高，对排水管道的修复效果不理想。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种用于排水管道的常温原位修复材料及其施工方法，提高机械性能和耐腐蚀性，对排水管道具有良好的修复性。
为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的：
一种用于排水管道的常温原位修复材料，其包括A料和B料两部分，以重量份计，A料是将100份酚醛环氧丙烯酸酯、80～100份双酚A环氧二丙烯酸酯、30～40份2-甲基丙烯酸乙酯均匀混合而得；
B料的制备方法如下：
(1)先以甲基丙烯酸缩水甘油酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯为原料制备多孔微球；
(2)然后将多孔微球、3-氨基酚、乙酰乙酸乙酯加入无水乙醇中，以氯化锌为催化剂，搅拌反应，得到香豆素-多孔微球复合物；
(3)再以四(对羧基苯基)卟啉和四氯化钛为原料，氮气保护下反应得到钛卟啉配合物；
(4)最后将0.2～0.3份4-乙烯基苯甲醛、1～2份光引发剂1173、1～2份偶氮二异丁腈、1～2份香豆素-多孔微球复合物、0.3～0.5份钛卟啉配合物、7～9份二氯甲烷、1～2份三氟乙酸均匀混合即得。
优选的，以重量份计，步骤(1)的具体方法为：先将50～60份甲基丙烯酸缩水甘油酯、35～45份二甲基丙烯酸乙二醇酯、35～45份邻苯二甲酸二乙酯和2～3份过氧化苯甲酰搅拌混匀，得到油相；然后将8～10份聚乙烯醇加入1000份水中，搅拌混匀，得到水相；接着边搅拌边将油相缓慢匀速滴加至水相中，滴加完毕后，80～85℃和500～600r/min条件下搅拌反应3～4小时，自然冷却至室温，离心，水洗，即得所述的多孔微球。进
一步优选的，油相的滴加时间为30～40分钟，多孔微球的粒径为5
μm以下。
优选的，以重量份计，步骤(2)的具体方法如下：先将1份多孔微球、0.3～0.5份3-氨基酚、0.2～0.3份乙酰乙酸乙酯加入5～7份无水乙醇中，搅拌混匀，接着加入0.3～0.5份氯化锌，在氮气保护下，加热至回流，保温搅拌反应，反应结束后自然冷却至室温，加入4～5份质量浓度36～38％盐酸，搅拌混匀，过滤，水洗，干燥，即得所述的香豆素-多孔微球复合物。
进一步优选的，反应时间为6～8小时。
优选的，以重量份计，步骤(3)的具体方法如下：先将1份四(对羧基苯基)卟啉加入4～5份N,N’-二甲基甲酰胺中，搅拌分散均匀，接着加入1～2份吡啶，搅拌混匀，然后在氮气保护下，边搅拌边加入0.02～0.03份四氯化钛，搅拌反应，后处理，即得所述的钛卟啉配合物。
进一步优选的，搅拌反应的工艺条件为：140～150℃搅拌反应5～6小时。
进一步优选的，后处理的具体方法为：采用体积比6：1的氯仿-甲醇混合液进行硅胶柱层析分离，旋蒸除去溶剂，干燥即可。
上述一种用于排水管道的常温原位修复材料的施工方法，先将A料和B料搅拌混匀，得到树脂母液，然后将软管利用树脂母液进行充分浸渍，并碾压至设计厚度，接着采用气体翻转设备对软管进行翻转施工，并利用空气压缩机将软管推动至待修复位置，向软管内持续充气使得软管与待修复管道紧密贴合，维持气压，发生固化反应，固化完成后拆除设备即可。
优选的，浸渍时间为10～15分钟，维持气压为0.5～0.8MPa，固化反应时间为20～30分钟。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种用于排水管道的常温原位修复材料，其包括A料和B料两部分，A料是将酚醛环氧丙烯酸酯、双酚A环氧二丙烯酸酯和2-甲基丙烯酸乙酯均匀混合而得，B料是将4-乙烯基苯甲醛、光引发剂1173、偶氮二异丁腈、香豆素-多孔微球复合物、钛卟啉配合物、二氯甲烷、三氟乙酸均匀混合而得。在施工时，直接将A料和B料搅拌混匀，即配即用，使用方便，具有较高的机械性能和耐腐蚀性，对排水管道具有良好的修复性。本发明的优势如下：
1、施工现场仅需要空气压缩机和气体翻转平台即可完成整个修复施工，无需额外的水源供应和材料牵拉设备，特别适用于施工现场难以直接到达的管道修复施工。
2、固化过程无需锅炉和光固化车辆，仅需要保持软管在固化过程中维持足够的气压，固化过程中仅需空气压缩机来维持压力。
3、软管在现场进行浸渍压料，无需担心内衬软管在运输过程中发生固化，可根据现场的清淤情况合理及时安排施工时间。全面协调整体施工时间。
4、施工过程对于工程人员的要求较高，需要根据树脂的固化时间，合理安排整体施工流程，在树脂未发生固化前安装到位，对要求较为急迫的项目而言，施工整体过程可以得到直观的展示。
5、在B料中有两个关键组分，钛卟啉配合物和香豆素-多孔微球复合物。其中，钛卟啉配合物起到催化剂的作用，促进树脂聚合，由于其特殊的空间结构可促进环氧结构聚合枝化更为丰富，而枝化结构的形成有助于改善机械性能和耐腐蚀性；香豆素-多孔微球复合物起到填料的作用，均匀分散于体系中，进一步改善机械性能和耐腐蚀性。
香豆素-多孔微球复合物的制备，是先以甲基丙烯酸缩水甘油酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯为原料制备得到多孔微球，再将多孔微球、3-氨基酚、乙酰乙酸乙酯加入无水乙醇中，以氯化锌为催化剂，搅拌反应而得，在此过程中，生成的香豆素沉积在多孔微球表面或孔隙内，控制复合物粒径，保证其在体系中均匀分散，同时借助多孔微球起到缓冲作用，改善机械性能和耐腐蚀性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于排水管道的常温原位修复材料，其包括A料和B料两部分，A料是将100kg酚醛环氧丙烯酸酯、80kg双酚A环氧二丙烯酸酯、40kg 2-甲基丙烯酸乙酯均匀混合而得；
B料的制备方法如下：
(1)先以甲基丙烯酸缩水甘油酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯为原料制备多孔微球；
(2)然后将多孔微球、3-氨基酚、乙酰乙酸乙酯加入无水乙醇中，以氯化锌为催化剂，搅拌反应，得到香豆素-多孔微球复合物；
(3)再以四(对羧基苯基)卟啉和四氯化钛为原料，氮气保护下反应得到钛卟啉配合物；
(4)最后将0.2kg 4-乙烯基苯甲醛、2kg光引发剂1173、1kg偶氮二异丁腈、2kg香豆素-多孔微球复合物、0.3kg钛卟啉配合物、9kg二氯甲烷、1kg三氟乙酸均匀混合即得。
步骤(1)的具体方法为：先将60kg甲基丙烯酸缩水甘油酯、35kg二甲基丙烯酸乙二醇酯、45kg邻苯二甲酸二乙酯和2kg过氧化苯甲酰搅拌混匀，得到油相；然后将10kg聚乙烯醇加入1000kg水中，搅拌混匀，得到水相；接着边搅拌边将油相缓慢匀速滴加至水相中，滴加完毕后，80℃和600r/min条件下搅拌反应3小时，自然冷却至室温，离心，水洗，即得所述的多孔微球。
油相的滴加时间为40分钟，多孔微球的粒径为5μm以下。
步骤(2)的具体方法如下：先将1kg多孔微球、0.3kg3-氨基酚、0.3kg乙酰乙酸乙酯加入5kg无水乙醇中，搅拌混匀，接着加入0.5kg氯化锌，在氮气保护下，加热至回流，保温搅拌反应，反应结束后自然冷却至室温，加入4kg质量浓度38％盐酸，搅拌混匀，过滤，水洗，干燥，即得所述的香豆素-多孔微球复合物。
反应时间为6小时。
步骤(3)的具体方法如下：先将1kg四(对羧基苯基)卟啉加入5kgN,N’-二甲基甲酰胺中，搅拌分散均匀，接着加入1kg吡啶，搅拌混匀，然后在氮气保护下，边搅拌边加入0.03kg四氯化钛，搅拌反应，后处理，即得所述的钛卟啉配合物。
搅拌反应的工艺条件为：140℃搅拌反应6小时。
后处理的具体方法为：采用体积比6：1的氯仿-甲醇混合液进行硅胶柱层析分离，旋蒸除去溶剂，干燥即可。
实施例2
一种用于排水管道的常温原位修复材料，其包括A料和B料两部分，A料是将100kg酚醛环氧丙烯酸酯、100kg双酚A环氧二丙烯酸酯、30kg 2-甲基丙烯酸乙酯均匀混合而得；
B料的制备方法如下：
(1)先以甲基丙烯酸缩水甘油酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯为原料制备多孔微球；
(2)然后将多孔微球、3-氨基酚、乙酰乙酸乙酯加入无水乙醇中，以氯化锌为催化剂，搅拌反应，得到香豆素-多孔微球复合物；
(3)再以四(对羧基苯基)卟啉和四氯化钛为原料，氮气保护下反应得到钛卟啉配合物；
(4)最后将0.3kg 4-乙烯基苯甲醛、1kg光引发剂1173、2kg偶氮二异丁腈、1kg香豆素-多孔微球复合物、0.5kg钛卟啉配合物、7kg二氯甲烷、2kg三氟乙酸均匀混合即得。
步骤(1)的具体方法为：先将50kg甲基丙烯酸缩水甘油酯、45kg二甲基丙烯酸乙二醇酯、35kg邻苯二甲酸二乙酯和3kg过氧化苯甲酰搅拌混匀，得到油相；然后将8kg聚乙烯醇加入1000kg水中，搅拌混匀，得到水相；接着边搅拌边将油相缓慢匀速滴加至水相中，滴加完毕后，85℃和500r/min条件下搅拌反应4小时，自然冷却至室温，离心，水洗，即得所述的多孔微球。
油相的滴加时间为30分钟，多孔微球的粒径为5μm以下。
步骤(2)的具体方法如下：先将1kg多孔微球、0.5kg3-氨基酚、0.2kg乙酰乙酸乙酯加入7kg无水乙醇中，搅拌混匀，接着加入0.3kg氯化锌，在氮气保护下，加热至回流，保温搅拌反应，反应结束后自然冷却至室温，加入5kg质量浓度36％盐酸，搅拌混匀，过滤，水洗，干燥，即得所述的香豆素-多孔微球复合物。
反应时间为8小时。
步骤(3)的具体方法如下：先将1kg四(对羧基苯基)卟啉加入4kgN,N’-二甲基甲酰胺中，搅拌分散均匀，接着加入2kg吡啶，搅拌混匀，然后在氮气保护下，边搅拌边加入0.02kg四氯化钛，搅拌反应，后处理，即得所述的钛卟啉配合物。
搅拌反应的工艺条件为：150℃搅拌反应5小时。
后处理的具体方法为：采用体积比6：1的氯仿-甲醇混合液进行硅胶柱层析分离，旋蒸除去溶剂，干燥即可。
实施例3
一种用于排水管道的常温原位修复材料，其包括A料和B料两部分，A料是将100kg酚醛环氧丙烯酸酯、90kg双酚A环氧二丙烯酸酯、35kg 2-甲基丙烯酸乙酯均匀混合而得；
B料的制备方法如下：
(1)先以甲基丙烯酸缩水甘油酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯为原料制备多孔微球；
(2)然后将多孔微球、3-氨基酚、乙酰乙酸乙酯加入无水乙醇中，以氯化锌为催化剂，搅拌反应，得到香豆素-多孔微球复合物；
(3)再以四(对羧基苯基)卟啉和四氯化钛为原料，氮气保护下反应得到钛卟啉配合物；
(4)最后将0.25kg 4-乙烯基苯甲醛、1.5kg光引发剂1173、1.5kg偶氮二异丁腈、1.5kg香豆素-多孔微球复合物、0.4kg钛卟啉配合物、8kg二氯甲烷、1.5kg三氟乙酸均匀混合即得。
步骤(1)的具体方法为：先将55kg甲基丙烯酸缩水甘油酯、40kg二甲基丙烯酸乙二醇酯、40kg邻苯二甲酸二乙酯和2.5kg过氧化苯甲酰搅拌混匀，得到油相；然后将9kg聚乙烯醇加入1000kg水中，搅拌混匀，得到水相；接着边搅拌边将油相缓慢匀速滴加至水相中，滴加完毕后，82℃和600r/min条件下搅拌反应3.5小时，自然冷却至室温，离心，水洗，即得所述的多孔微球。
油相的滴加时间为35分钟，多孔微球的粒径为5μm以下。
步骤(2)的具体方法如下：先将1kg多孔微球、0.4kg3-氨基酚、0.25kg乙酰乙酸乙酯加入6kg无水乙醇中，搅拌混匀，接着加入0.4kg氯化锌，在氮气保护下，加热至回流，保温搅拌反应，反应结束后自然冷却至室温，加入4.5kg质量浓度37％盐酸，搅拌混匀，过滤，水洗，干燥，即得所述的香豆素-多孔微球复合物。
反应时间为7小时。
步骤(3)的具体方法如下：先将1kg四(对羧基苯基)卟啉加入4.5kgN,N’-二甲基甲酰胺中，搅拌分散均匀，接着加入1.5kg吡啶，搅拌混匀，然后在氮气保护下，边搅拌边加入0.025kg四氯化钛，搅拌反应，后处理，即得所述的钛卟啉配合物。
搅拌反应的工艺条件为：145℃搅拌反应5.5小时。
后处理的具体方法为：采用体积比6：1的氯仿-甲醇混合液进行硅胶柱层析分离，旋蒸除去溶剂，干燥即可。
对比例1
一种用于排水管道的常温原位修复材料，其包括A料和B料两部分，A料是将100kg酚醛环氧丙烯酸酯、80kg双酚A环氧二丙烯酸酯、40kg 2-甲基丙烯酸乙酯均匀混合而得；
B料的制备方法如下：
(1)先以甲基丙烯酸缩水甘油酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯为原料制备多孔微球；
(2)然后以四(对羧基苯基)卟啉和四氯化钛为原料，氮气保护下反应得到钛卟啉配合物；
(3)最后将0.2kg 4-乙烯基苯甲醛、2kg光引发剂1173、1kg偶氮二异丁腈、2kg多孔微球、0.3kg钛卟啉配合物、9kg二氯甲烷、1kg三氟乙酸均匀混合即得。
步骤(1)的具体方法为：先将60kg甲基丙烯酸缩水甘油酯、35kg二甲基丙烯酸乙二醇酯、45kg邻苯二甲酸二乙酯和2kg过氧化苯甲酰搅拌混匀，得到油相；然后将10kg聚乙烯醇加入1000kg水中，搅拌混匀，得到水相；接着边搅拌边将油相缓慢匀速滴加至水相中，滴加完毕后，80℃和600r/min条件下搅拌反应3小时，自然冷却至室温，离心，水洗，即得所述的多孔微球。
油相的滴加时间为40分钟，多孔微球的粒径为5μm以下。
步骤(2)的具体方法如下：先将1kg四(对羧基苯基)卟啉加入5kgN,N’-二甲基甲酰胺中，搅拌分散均匀，接着加入1kg吡啶，搅拌混匀，然后在氮气保护下，边搅拌边加入0.03kg四氯化钛，搅拌反应，后处理，即得所述的钛卟啉配合物。
搅拌反应的工艺条件为：140℃搅拌反应6小时。
后处理的具体方法为：采用体积比6：1的氯仿-甲醇混合液进行硅胶柱层析分离，旋蒸除去溶剂，干燥即可。
对比例2
一种用于排水管道的常温原位修复材料，其包括A料和B料两部分，A料是将100kg酚醛环氧丙烯酸酯、80kg双酚A环氧二丙烯酸酯、40kg 2-甲基丙烯酸乙酯均匀混合而得；
B料的制备方法如下：
(1)再以四(对羧基苯基)卟啉和四氯化钛为原料，氮气保护下反应得到钛卟啉配合物；
(2)最后将0.2kg 4-乙烯基苯甲醛、2kg光引发剂1173、1kg偶氮二异丁腈、0.3kg钛卟啉配合物、9kg二氯甲烷、1kg三氟乙酸均匀混合即得。
步骤(1)的具体方法如下：先将1kg四(对羧基苯基)卟啉加入5kgN,N’-二甲基甲酰胺中，搅拌分散均匀，接着加入1kg吡啶，搅拌混匀，然后在氮气保护下，边搅拌边加入0.03kg四氯化钛，搅拌反应，后处理，即得所述的钛卟啉配合物。
搅拌反应的工艺条件为：140℃搅拌反应6小时。
后处理的具体方法为：采用体积比6：1的氯仿-甲醇混合液进行硅胶柱层析分离，旋蒸除去溶剂，干燥即可。
对比例3
一种用于排水管道的常温原位修复材料，其包括A料和B料两部分，A料是将100kg酚醛环氧丙烯酸酯、80kg双酚A环氧二丙烯酸酯、40kg 2-甲基丙烯酸乙酯均匀混合而得；
B料的制备方法如下：
(1)先以甲基丙烯酸缩水甘油酯和二甲基丙烯酸乙二醇酯为原料制备多孔微球；
(2)然后将多孔微球、3-氨基酚、乙酰乙酸乙酯加入无水乙醇中，以氯化锌为催化剂，搅拌反应，得到香豆素-多孔微球复合物；
(3)最后将0.2kg 4-乙烯基苯甲醛、2kg光引发剂1173、1kg偶氮二异丁腈、2kg香豆素-多孔微球复合物、0.3kg醋酸钴、9kg二氯甲烷、1kg三氟乙酸均匀混合即得。
步骤(1)的具体方法为：先将60kg甲基丙烯酸缩水甘油酯、35kg二甲基丙烯酸乙二醇酯、45kg邻苯二甲酸二乙酯和2kg过氧化苯甲酰搅拌混匀，得到油相；然后将10kg聚乙烯醇加入1000kg水中，搅拌混匀，得到水相；接着边搅拌边将油相缓慢匀速滴加至水相中，滴加完毕后，80℃和600r/min条件下搅拌反应3小时，自然冷却至室温，离心，水洗，即得所述的多孔微球。
油相的滴加时间为40分钟，多孔微球的粒径为5μm以下。
步骤(2)的具体方法如下：先将1kg多孔微球、0.3kg3-氨基酚、0.3kg乙酰乙酸乙酯加入5kg无水乙醇中，搅拌混匀，接着加入0.5kg氯化锌，在氮气保护下，加热至回流，保温搅拌反应，反应结束后自然冷却至室温，加入4kg质量浓度38％盐酸，搅拌混匀，过滤，水洗，干燥，即得所述的香豆素-多孔微球复合物。
反应时间为6小时。
分别将实施例1～3和对比例1～3所得修复材料用于排水管道的修复，具体方法如下：先将A料和B料搅拌混匀，得到树脂母液，然后将软管利用树脂母液进行充分浸渍(浸渍时间12分钟)，并碾压至设计厚度，接着采用气体翻转设备对软管进行翻转施工，并利用空气压缩机将软管推动至待修复位置，向软管内持续充气使得软管与待修复管道紧密贴合，维持气压0.7Ma，发生固化反应(固化反应时间为25分钟)，固化完成后拆除设备即可。
参考ASTM F1216进行机械性能和耐腐蚀性考察，结果见表1和表2。
在进行耐腐蚀性考察时，在23℃条件下，分别利用腐蚀性物质接触一个月，设置空白对照，一个月后再次检测机械性能，空白对照组的挠曲强度为148.7MPa。
表1.机械性能考察
表2.耐腐蚀性考察
由表1和表2可知，利用实施例1～3所得修复材料进行排水管道的修复，机械性能和耐腐蚀性优异。且优于对比例1-3的性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。