CN103962073B - 一种化学触发微胶囊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化学触发微胶囊及其制备方法，所述微胶囊的壁材含有聚羧酸银，芯材含有氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂，在没有氯离子环境条件下微胶囊稳定存在，可有效减少在水泥制浆阶段中氯离子吸收剂或者阻锈剂的溶解流失。微胶囊壁材聚羧酸银遇到氯离子时，生成溶度积更小的氯化银沉淀，而羧基电离，溶于水而离去，微胶囊解体，释放内容物达到吸氯阻锈的作用。

Description

一种化学触发微胶囊及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土工程领域，尤其涉及混凝土微胶囊领域，具体来说涉及一种化学触发的微胶囊及其制备方法。
背景技术
钢筋混凝土是土木结构工程中使用最广泛的材料，其耐久性决定了工程的使用寿命和建设的效益。影响混凝土材料耐久性最主要的因素是钢筋锈蚀，而在滨海环境、盐碱地带和冬季使用除冰盐的道桥工程中，氯离子的侵入和渗透则又是引起混凝土钢筋锈蚀的主因。因此减缓氯离子在混凝土中的渗透，阻断其到达钢筋表面的扩散途径，是提高钢筋混凝土结构在上述使用条件下耐久性的一个有效措施。
在工程上，常采用在混凝土中添加氯离子吸收剂或者阻锈剂的方法来提高钢筋混凝土结构在氯离子环境中的抗蚀性。氯离子吸收剂通常是无机物，如活性镁铝水滑石、活性三氧化二铝、氢氧化钙、偏铝酸钠、铝酸三钙、铝酸钙粉、钙矾石等。阻锈剂的种类较多，常用的有亚硝酸盐、磷酸盐、氢氧化锂、硝酸锂、氨基醇或胺基醇、脂肪酸酯、有机硅氧烷，芳香族盐、磷酰有机物、脂肪酸酰胺、有机硼酰胺、二乙烯三胺-硫脲缩合物、萘磺酸甲醛缩合物等。一般氯离子吸收剂或者阻锈剂为水溶性溶液或者是固体粉末，将它们直接掺入到混凝土中，在水泥制浆阶段容易溶解流失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种化学触发微胶囊及其制备方法，可有效减少在水泥制浆阶段中氯离子吸收剂或者钢筋阻锈剂的溶解流失。
本发明所采用技术方案是提供一种化学触发微胶囊，所述化学触发微胶囊的壁材含有聚羧酸银，所述微胶囊的芯材含有氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂。
本发明还提供一种制备化学触发微胶囊的方法，包括以下步骤：
将聚羧基聚合物和/或含有羧基的阴离子聚合物的化合物溶于水，制得壁材溶液；
将氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂与壁材溶液混合后造粒，或者将氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂水溶液与壁材溶液混合，加入到银盐水溶液中，过滤，获得所述化学触发微胶囊。
本发明的有益效果在于：将氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂作为芯材制成微胶囊再掺入到混凝土中，防止水泥制浆阶段中氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂的溶解流失；这些微胶囊弥散分布在混凝土中，固化后能在无氯离子环境中可长期潜伏，不会流失或者发生反应，能稳定持久存在；当含氯的水渗入混凝土中，当聚羧酸银遇到氯离子时，银被氯离子夺走，生成溶度积更小的氯化银沉淀，而羧基变成电离态，溶于水而离去，微胶囊解体，内容物被释，即氯离子吸收剂或者阻锈剂会流出或者被水浸没，达到除氯或阻锈的目的，这样增强混凝土对氯离子的抗蚀能力，提高在氯盐环境下的耐久性；制备方法简单，可实现大规模工业化生产。
附图说明
图1是本发明实施例1中所制备化学触发微胶囊的扫描电镜图；
图2是本发明实施例1中所制备化学触发微胶囊的剖面图；
图3是本发明实施例2中所制备化学触发微胶囊的光学显微照明。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例化学触发微胶囊的壁材含有聚羧酸银，微胶囊的芯材含有氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂。
本发明制备化学触发微胶囊的方法，包括以下步骤：
步骤一：将聚羧基聚合物和/或含有羧基的阴离子聚合物的化合物溶于水，制得壁材溶液；
步骤二：将氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂与壁材溶液混合后造粒，或者将氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂水溶液与壁材溶液混合，加入到银盐水溶液中，过滤，获得所述化学触发微胶囊。
具体地，步骤一中所述聚羧基聚合物为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚马来酸酐、聚马来酸酐、膦基聚丙烯酸、膦酸化马来酸、聚乳酸或马来酸-丙烯酸共聚物，以及所述聚羧基聚合物部分或全部钠盐化、钾盐化、锂盐化或者铵盐化后的产物；所述含有羧基的阴离子聚合物的化合物为含有羧基阴离子聚合物的酸、钠盐、钾盐、锂盐或铵盐；含有羧基的阴离子聚合物的化合物是指海藻酸、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧基淀粉或醋酸淀粉，以及所述含有羧基的阴离子聚合物的化合物部分或全部钠盐化、钾盐化、锂盐化或者铵盐化后的产物。
步骤二中，氯离子吸收剂为活性镁铝水滑石、活性三氧化二铝、氢氧化钙、偏铝酸钠(NaAlO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)、铝酸钙粉(CaO·2Al2O3和CaO·Al2O3)、三硫型硫铝酸钙(AFt，3CaO·Al2O3·3CaSO4·30～32H2O)，单硫型硫铝酸钙(AFm，3CaO·Al2O3·CaSO4·nH2O)中的一种或几种的混合，优选活性镁铝水滑石或活性三氧化二铝，所述“活性”是指其具有很大的比表面积，可大量吸附氯离子。
钢筋阻锈剂为亚硝酸钙、亚硝酸钠、单氟磷酸钠、氢氧化锂、硝酸锂、氨甲基丙醇(AMP)、三乙醇胺(TEA)、二甲基乙醇胺(DMEA)、脂肪酸酯防锈剂RHY702、三乙氧基硅烷(TES)、苯甲酸钠、苯甲酸铵、N-四亚甲基磷酰胺(TTP)、六甲基磷酰三胺(HMPA)、脂肪酸酰胺、三乙醇胺硼酸酯(TriethanolamineBorate)、二乙烯三胺-硫脲缩合物(DETA-TU)、聚萘甲醛磺酸钠盐(Sodiumpoly[(naphthaleneformaldehyde)sulfonate])中的一种或几种的混合。
氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂可以为固体颗粒或者将其溶于水中制成芯材水溶液。氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂为固体颗粒，取质量比为3～10:1的固体颗粒和壁材溶液混合后制成粒径为100～5000μm的颗粒再加入到银盐水溶液中。氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂溶于水制成芯材水溶液，优选制成浓度为20～80wt％的芯材水溶液，将质量比为1～3:1的所述芯材水溶液与壁材溶液混合后再逐滴滴入到银盐水溶液中，所采用滴管的内径为100～5000μm。
将氯离子吸收剂和钢筋阻锈剂制成微胶囊后再掺入混凝土可有效防止水泥制浆阶段的溶解流失，且能在没有氯离子环境中温度存在。本发明制备方法简单，可实现可实现大规模工业化生产。
以下结合实施例进一步说明。
实施例1
将海藻酸钠溶于水，配成质量浓度为2％的水溶液。取2升所述海藻酸钠水溶液，与5公斤氯离子吸收剂铝酸钙粉固体颗粒混合，调成稍干的膏状，用双螺杆造粒机造粒，制成平均直径为500μm的微粒，将微粒浸泡在2wt％的硝酸银溶液中1～5分钟，过滤，获得以聚羧酸银为壁材，铝酸钙粉为芯材的化学触发微胶囊产物。具体形貌请参见图1和2，其中图2为微胶囊剖面。
实施例2
将平均分子量为5000～10000的聚丙烯酸钠(pH＝8.7)溶于水，制成质量浓度为1.5％的溶液。取50毫升这种聚丙烯酸水溶液，与100毫升质量浓度为40％的单氟磷酸钠水溶液混合，用内径约为1毫米的滴管逐滴滴入到2wt％的硝酸银溶液中，过滤，获得以聚羧酸银为壁材，单氟磷酸钠为芯材的化学触发微胶囊产物。具体形貌如图3所示。
将上述各实施例的产物浸泡在3.5wt％浓度的氯化钠溶液中，1～5分钟内，微胶囊溃散，消失，只留下少量氯化银沉淀，证明本发明所提供的方法制备出的微胶囊具有氯离子触发特性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种化学触发微胶囊，其特征在于，所述化学触发微胶囊的壁材含有聚羧酸银，所述化学触发微胶囊的芯材含有氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂；所述聚羧酸银用于与氯离子反应，以使微胶囊解体。
2.根据权利要求1所述的化学触发微胶囊，其特征在于，所述氯离子吸收剂为活性镁铝水滑石、活性三氧化二铝、氢氧化钙、偏铝酸钠、铝酸三钙、铝酸钙粉、三硫型硫铝酸钙、单硫型硫铝酸钙中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的化学触发微胶囊，其特征在于，所述钢筋阻锈剂为亚硝酸钙、亚硝酸钠、单氟磷酸钠、氢氧化锂、硝酸锂、氨甲基丙醇、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、脂肪酸酯防锈剂、三乙氧基硅烷、苯甲酸钠、苯甲酸铵、N-四亚甲基磷酰胺、六甲基磷酰三胺、脂肪酸酰胺、三乙醇胺硼酸酯、二乙烯三胺-硫脲缩合物、聚萘甲醛磺酸钠盐中的至少一种。
4.如权利1～3任一项所述的化学触发微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚羧基聚合物和/或含有羧基的阴离子聚合物的化合物溶于水，制得壁材溶液；
将氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂与所述壁材溶液混合后造粒，或者将氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂水溶液与所述壁材溶液混合；加入到银盐水溶液中，过滤，获得所述化学触发微胶囊。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂与所述壁材溶液的质量比为3～10:1，所述造粒所获得颗粒的平均粒径为100～5000μm。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂水溶液的浓度为20～80wt％；所述氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂水溶液与所述壁材溶液的质量比为1～3:1。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述将氯离子吸收剂和/或钢筋阻锈剂水溶液与壁材溶液混合，加入到银盐水溶液的过程是采用内径为100～5000μm的滴管逐滴滴入。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚羧基聚合物为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚马来酸酐、聚马来酸酐、膦基聚丙烯酸、膦酸化马来酸、聚乳酸或马来酸-丙烯酸共聚物，及其部分或全部钠盐化、钾盐化、锂盐化或者铵盐化产物中的至少一种。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述含有羧基的阴离子聚合物的化合物为含有羧基阴离子聚合物的酸、钠盐、钾盐、锂盐或铵盐中的至少一种。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述含有羧基的阴离子聚合物的化合物为海藻酸、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羧基淀粉或醋酸淀粉，及其部分或全部钠盐化、钾盐化、锂盐化或者铵盐化产物中的至少一种。
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