[发明专利]用于化学锚定的方法

说明书

本发明涉及一种用于化学锚定的方法。更具体地，本发明涉及一种使用树脂组合物进行化学锚定的方法，所述树脂组合物包括含硫醇基组分。而且，本发明还涉及上述树脂组合物在化学锚定体系中的用途，以及双组分体系通过冷固化方式在化学锚定体系中的用途，其中，在所述双组分体系中的一个组分包括含硫醇基组分。

本文中，化学锚定指，将诸如系杆、销子、岩栓、螺杆、锚杆的锚定元件化学固定在例如钻孔、天然岩石和人造岩石中。已知的化学锚定方法使用环氧基树脂组合物，并且该树脂组合物采用胺进行固化。例如可以参考EP 1118628和EP 0974610。这些现有树脂组合物固化过程中具有一些令人希望的性质，诸如低收缩性等，这使得它们可用于特大型钻孔。而且，在固化过程中，可萃取物的量较低。然而，这些树脂在室温下固化非常慢，并且在较低温度下根本不会固化。这些树脂组合物的另一个缺点在于，所采用的胺通常有毒。

通过使用甲基丙烯酸酯基树脂组合物来克服上述在室温下和在低于室温的温度下不能快速固化的问题。例如可以参考EP 0713015和EP0761792。根据EP 0761792，可以在室温下使固化凝胶时间快至数分钟。然而，这些用于化学锚定的甲基丙烯酸酯基树脂组合物在固化过程中会明显收缩并且会存在相对大量的可萃取物。

因此，长期以来需要一种利用树脂组合物进行化学锚定的方法，所述树脂组合物固化快速、具有低收缩率并且产生少量的可萃取物。

令人惊讶地，目前化学锚定中存在的上述问题通过使用如下树脂组合物得以克服，所述树脂组合物至少包括：

a.含硫醇组分，

b.含有一个或多个选自如下的反应性基团的树脂：

(i)非芳族碳双键基团，

(ii)环氧基团，和

c.引发剂。

已经发现上述树脂组合物可被有利地用作粘合剂，以将诸如系杆、销子、岩栓、螺杆、锚杆的锚定元件化学固定在例如钻孔、天然岩石和人造岩石中。

优选地，树脂组合物还包括稀释剂，更优选包括活性稀释剂。所述稀释剂例如被用于调节树脂组合物的粘度，从而使其更易于操作。而且，如果稀释剂含有的基团可与所述树脂中的反应性基团具有反应性，那么可以实现对固化产物的交联度的调整。在这种情况下，稀释剂被称为活性稀释剂。活性稀释剂可以包含所有种类的反应性基团，但这些基团也可以与树脂中的反应性基团相同。

在本发明上下文中，可用的适当活性稀释剂的例子为二环戊二烯(DCPD)、降冰片二烯、环氧环己烷、环氧环己烯、乙烯基降冰片烯、环氧乙基降冰片烯、环己烷二环氧化物等。

根据本发明的优选实施方式，用于化学锚定的树脂组合物为多组分体系，优选为双组分体系(A+B)。

目前，已知的是在化学锚定应用中使用多组分体系，特别是双组分体系。然而，现有专利申请中未教导使用本申请中所用的树脂体系用于上述化学锚定。

可以采用各种方式使各种官能团(即，在含硫醇组分中存在的硫醇官能团以及在树脂中和在可选活性稀释剂中存在的反应性基团)分散在多组分体系中。对于双组分体系，根据本发明优选以下实施方式，即下述双组分体系中的任意一种情形：

a.A组分包括含硫醇组分和树脂，B组分包括引发剂，或

b.A组分包括含硫醇组分，B组分包括引发剂和树脂，或

c.A组分包括树脂，B组分包括引发剂和含硫醇组分，

其中，可选稀释剂存在于含有树脂的组分中。

根据本发明，多种含硫醇组分是适用的。这些组分可以为芳族苯酚，例如硫代苯酚及其衍生物；还可以使用脂族硫醇。优选地，树脂组合物的含硫醇组分中的硫醇为脂族硫醇。

特别有用的是，一醇、二醇、三醇、四醇、五醇和其它多元醇的α-巯基乙酸酯或β-巯基丙酸酯。采用α-巯基乙酸酯或β-巯基丙酸酯官能化的醇基可以是聚合物的一部分。而且，也可以使用醇的混合物。

最优选地，脂族硫醇为α-巯基乙酸酯或β-巯基丙酸酯或其衍生物或混合物。

根据本发明的优选实施方式，树脂组合物中的含硫醇组分的硫醇官能度≥2，更优选≥3。

尤其合适的硫醇(其中硫醇官能度等于或大于3)为三羟甲基丙烷三(巯基乙酸酯)、三羟甲基丙烷三(巯基丙酸酯)、季戊四醇四(巯基乙酸酯)、季戊四醇四(巯基丙酸酯)、二季戊四醇六-(3-巯基丙酸酯)、丙三醇三-(3-巯基丙酸酯)、二季戊四醇六(巯基乙酸酯)、三乙烯基环己基硫醇聚合物(trivinylcyclohexyl polymercaptan)、三硫代氰脲酸及其乙氧基化衍生物或丙氧基化衍生物。