CN105271906B - 一种有机防腐阻锈剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机防腐阻锈剂及其制备方法。本发明所述有机防腐阻锈剂是由有机羧酸、聚乙二醇构成反应体系，在催化剂作用下，升温至80℃～180℃，同时降低压力至‑0.01～‑0.1MPa，反应3～12小时，之后加入多羟基羧酸继续反应3～12h制得。本发明所述有机防腐阻锈剂不仅能抑制氯盐对钢筋的锈蚀，同时能抑制硫酸盐对混凝土的腐蚀破坏；本发明生产全程无溶剂、工艺环保，无三废排放；制备的有机防腐阻锈剂也具有高效、绿色环保等优点。

Description

一种有机防腐阻锈剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种有机防腐阻锈剂及其制备方法。

背景技术

钢筋混凝土作为最大宗的建筑材料，在全世界的结构工程中应用广泛。我国幅员辽阔，自然环境和地质条件复杂，随着国家建设向深海和西部开发的深入，混凝土服役环境越来越恶劣，有害侵蚀性离子对混凝土及钢筋的腐蚀越来越严重。预防和保护混凝土结构腐蚀是延长混凝土结构寿命的主要措施。其中，使用阻锈剂是最为有效，经济且方便的方法之一。

目前使用的大多是单一功能的阻锈剂，主要对氯盐引起的钢筋锈蚀起到抑制和减缓作用，对混凝土自身性能没有影响。然而，实际工程中，侵蚀介质环境复杂多样。当氯离子与硫酸根离子共同存在时，不仅钢筋受到氯盐的侵蚀，混凝土自身也会受到硫酸盐的腐蚀，从而加速混凝土结构的破坏。

开发一种防腐阻锈剂能够同时抑制氯盐对钢筋的锈蚀和硫酸盐对混凝土的腐蚀将可以大大节约工程使用成本，同时减少施工工序，方便应用。国内已有一些专利报道该类型阻锈剂的制备及生产工艺，但大多是不同类型的矿物掺和料按一定比例混合而成，通过降低混凝土胶凝体系中铝酸三钙、硅酸三钙的含量提升密实程度达到防腐的目的，通常掺量较大，成本高，应用效果有限。如专利申请公布号：CN 102863174 A公布了一种水泥混凝土防腐阻锈剂，其为自修活性组分、硅微粉、粉煤灰、矿渣粉、水滑石等的复配，工艺虽然简单，但其掺量较高，达7％以上，搅拌及施工繁琐，效果等同于掺入矿物掺和料。CN104478286 A也公布了一种复合型混凝土防腐阻锈剂，其将减水剂、引气剂以及醇胺及无机盐复配，制得所谓的防腐阻锈剂，其作用原理不够明确，复配组分中虽然有醇胺类阻锈组分，但对混凝土起作用的防腐组分却未见描述。专利申请公布号：CN 2013106676348公布了一种抗硫酸盐腐蚀选择性结晶抑制剂及其制备方法，通过一种多羧基、多磺酸基团及含铁铝双盐相的物质组合，能够选择性抑制硫酸根与Ca²⁺结合，减低膨胀性钙矾石的生成，从而达到抗硫酸盐腐蚀的作用，但其对混凝土内的钢筋没有阻锈作用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种能够同时抵御氯盐和硫酸盐腐蚀的有机防腐阻锈剂。它不同于现有无机及有机的复合物，通过有机反应，制备一种特异性的分子结构。在混凝土拌合过程中内掺加入，有机分子接触钢筋表面时不仅能够抑制氯盐对钢筋的锈蚀，残留混凝土内部也能抑制硫酸盐对混凝土基体的侵蚀。从而大大提高防腐阻锈剂的使用效率，降低使用掺量，提高使用效果。

本发明所述的一种有机防腐阻锈剂，由有机羧酸、聚乙二醇、羟基羧酸加入催化剂制得；

所述有机羧酸、聚乙二醇及羟基羧酸的摩尔比为1:1:1～1:1.5:1.5，所述催化剂用量为反应物总质量的1～4％；

所述催化剂为浓硫酸、盐酸、对甲苯磺酸中的任意一种。

所述的有机羧酸为月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、苯甲酸、对叔丁基苯甲酸、月桂酰肌氨酸、油酰肌氨酸中的一种或两种以上任意比例的混合物。

所述聚乙二醇分子量为200～4000。

所述羟基羧酸为乳酸、α、β或γ羟基丁酸、2-羟基丁二酸、2,3-二羟基丁二酸、柠檬酸、葡萄糖酸、葡庚糖酸中的一种或两种以上任意比例的混合物。

本发明所述的一种有机防腐阻锈剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将有机羧酸、聚乙二醇加入反应釜中，开动搅拌，升温至80～180℃；

(2)加入催化剂，同时降低反应压力至-0.01～-0.1MPa，反应时间为3～12h；

(3)之后加入羟基羧酸，继续反应3～12h，制得所述的有机防腐阻锈剂。

本发明所制备的有机防腐阻锈剂是液体的有机物，所述有机防腐阻锈剂应用在混凝土中，在混凝土中拌合过程中同水一起加入混凝土中，在混凝土中掺量相当于胶凝材料的0.5～5.0％，使用方便，且掺量低于矿物掺和料。

本发明的有益效果为：

(1)本发明所制备的有机防腐阻锈剂，其中，有机分子结构具有强的吸附基团和阻挡基团，能够牢固的吸附在钢筋表面，形成致密阻挡层，抑制氯盐对钢筋的锈蚀；同时残留在混凝土中的大量分子，一部分吸附于混凝土孔隙表面，其分子结构中长的疏水链能够抑制氯离子及硫酸根等离子的传输；而残留在混凝土孔隙液中的防腐阻锈剂分子能够选择性抑制硫酸根与Ca²⁺结合形成钙矾石结晶，减少硫酸盐结晶膨胀导致的混凝土腐蚀。

(2)本发明的合成工艺简单、实施方便，所制备的产品具有绿色环保、高效等特点，非常适用于受多种复杂有害离子侵蚀的钢筋混凝土结构。

附图说明：

图1为阻锈剂对钢筋腐蚀电流密度的影响。

图2为阻锈剂对混凝土吸水性能的影响。

具体实施方式

为对本发明进行更好的说明，举实施例如下：

实施例1

将200.3g月桂酸和400g聚乙二醇400加入到反应釜中，开动搅拌，升高温度至80℃，加入20g浓硫酸，真空负压-0.01Mpa，反应12小时，继续加入91g乳酸，反应10h，制得所述的有机防腐阻锈剂。

实施例2

将122g苯甲酸和650g聚乙二醇600加入到反应釜中，开动搅拌，升高温度至110℃，加入20g盐酸，真空负压-0.04Mpa，反应8h，继续加入250g柠檬酸，反应6h，制得所述的有机防腐阻锈剂。

实施例3

将284.5g硬脂酸和1100g聚乙二醇1000加入到反应釜中，开动搅拌，升高温度至180℃，加入13.8g对甲苯磺酸，真空负压-0.1Mpa，反应4小时，继续加入220g葡萄糖酸,反应4小时，制得所述的有机防腐阻锈剂。

实施例4

将17.8g对叔丁基苯甲酸、244.3g月桂酰肌氨酸和3000g聚乙二醇2000加入到三口烧瓶中，开动搅拌，升高温度至160℃，加入40g浓硫酸，真空负压-0.06Mpa反应8小时，继续加入110g葡萄糖酸和110g葡庚糖酸，制得所述的多功能阻锈剂。

实施例5

将142.2g硬脂酸、135.5g月桂酰肌氨酸与820g聚乙二醇800加入反应釜中，开动搅拌，升高温度至180℃，加入14g对甲苯磺酸，真空负压-0.08Mpa，反应6小时，继续投入220g葡庚糖酸，反应5小时，制得所述的有机防腐阻锈剂。

实施例6

将122g苯甲酸与450g聚乙二醇400加入反应釜中，开动搅拌，升温至140℃，加入10g对甲苯磺酸，真空负压-0.01Mpa，反应4h，继续投入110.1gγ-羟基丁酸，反应6h，制得所述的有机防腐阻锈剂。

性能测试

一、有机防腐阻锈剂对钢筋腐蚀性能的影响

为表征阻锈剂对钢筋的保护效果，利用电化学方法研究了多功能阻锈剂对碳钢腐蚀行为的影响。电化学测试在传统三电极系统下进行，工作电极为工作面积0.36cm²Q235钢，对电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极。测试电解液为含0.2M NaCl的饱和氢氧化钙溶液用以模拟氯盐污染的混凝土孔隙液，阻锈剂添加量相对于测试溶液质量的2％。测试不同时间钢筋腐蚀电流密度变化，结果见图1所示。

图1中Blank为未添加阻锈剂钢筋在氯盐腐蚀环境下的腐蚀电流密度，S1-S6为添加2％实施例中制得的有机防腐阻锈剂后钢筋腐蚀电流密度，AA为添加普通氨基醇类有机阻锈剂N,N-二甲基乙醇胺后钢筋腐蚀电流密度，从试验结果可以看出，实施例中制得的阻锈剂能够明显降低钢筋的腐蚀腐蚀电流密度，抑制钢筋的腐蚀。

二、阻锈剂对混凝土防腐性能的影响

参照现行业标准JC/T 1011-2006《混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂》的测试要求，对有机防腐阻锈剂的防腐性能进行测试。测试掺入2％实施例中有机防腐阻锈剂对混凝土耐蚀系数的影响，结果见图2。

从试验结果可以看出，未加有机防腐阻锈剂和添加普通醇胺类钢筋阻锈剂N,N-二甲基乙醇胺耐蚀系数比均小于1.0，所制备的有机防腐阻锈剂能够显著抑制混凝土在硫酸盐中腐蚀，耐蚀系数比均大于1.0，表现出良好的耐硫酸盐侵蚀性能。

综合结果显示，有机防腐阻锈剂不仅能显著提升钢筋的耐腐蚀能力，同时减少硫酸盐等对混凝土的破坏，起到对混凝土自身防护和钢筋锈蚀保护的双重作用。

Claims (5)

1.一种有机防腐阻锈剂，其特征在于：由有机羧酸、聚乙二醇、羟基羧酸加入催化剂制得；

所述有机羧酸、聚乙二醇及羟基羧酸的摩尔比为1:1:1～1:1.5:1.5，所述催化剂用量为反应物总质量的1～4％；

所述催化剂为浓硫酸、盐酸、对甲苯磺酸中的任意一种；

所述的有机羧酸为月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、苯甲酸、对叔丁基苯甲酸、月桂酰肌氨酸、油酰肌氨酸中的一种或两种以上任意比例的混合物。

2.根据权利要求1所述的一种有机防腐阻锈剂，其特征在于，所述聚乙二醇分子量为200～4000。

3.根据权利要求2所述的一种有机防腐阻锈剂，其特征在于，所述羟基羧酸为乳酸、α、β或γ羟基丁酸、2-羟基丁二酸、2,3-二羟基丁二酸、柠檬酸、葡萄糖酸、葡庚糖酸中的一种或两种以上任意比例的混合物。

4.权利要求1至3任一项所述的一种有机防腐阻锈剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将有机羧酸、聚乙二醇加入反应釜中，开动搅拌，升温至80～180℃；

(2)加入催化剂，同时降低反应压力至-0.01～-0.1MPa，反应时间为3～12h；

(3)之后加入羟基羧酸，继续反应3～12h，制得所述的有机防腐阻锈剂。

5.权利要求1至3任一项所述的一种有机防腐阻锈剂在混凝土中的应用，其特征在于，所述有机防腐阻锈剂在混凝土中掺量相当于胶凝材料的0.5～5.0％。