CN107893226A

CN107893226A - 一种提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂

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Publication number: CN107893226A
Application number: CN201711266861.4A
Authority: CN
Inventors: 朱玉军; 饶丹; 刘万青; 何园; 崔亚茹; 周宇晨; 杨蓓蓓
Original assignee: 朱玉军
Current assignee: HANGOLOTAI (NINGXIA) NEW MATERIALS CO., LTD.
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2018-04-10
Anticipated expiration: 2037-12-05
Also published as: CN107893226B

Abstract

本发明公开了一种提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂，由如下重量百分比的原料组成：锆盐5~15%，次亚磷酸钠2~8%，碱0.5~5%，缓蚀剂0.1%~0.5%，稳定剂0.1~0.5%，氟化镍0.05~0.08%，特丁基对苯二酚0.05~0.1%，草酸钾0.02~0.05%，余量为水。本发明与现有技术相比，防锈效果显著，露天耐大气和雨水腐蚀的性能优异，并且高温的螺纹钢在防锈处理过程中无明显刺激性气味产生，有利于轧钢现场的空气环境，减少对操作人员身体健康的影响，同时防锈处理后能大幅度提高螺纹钢与混凝土的握裹强度。

Description

一种提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂

技术领域

本发明属于钢铁制造领域，具体涉及一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂。

背景技术

热轧带肋钢筋俗称螺纹钢，是目前建筑用钢材量最大的钢材产品。螺纹钢作为钢筋混凝土的骨架材料，被广泛应用于桥梁、港口、大坝、码头、平台、公路、工业与民用建筑等各种现代化工程建设中。近年来, 为了生产低成本高强度钢筋，各钢铁企业大都采用了终轧后穿水冷却工艺。该工艺能在一定程度上改善组织，提高钢筋的机械性能，但该工艺存在着一个很大的缺点，即穿水冷却的螺纹钢在储存和运输过程中很容易生锈，这不仅严重影响了螺纹钢的表面质量，而且锈迹会造成螺纹钢表面与混凝土握裹强度降低，严重影响建筑质量，钢筋的锈蚀成为了影响建筑物持久性的主要因素。因此，越来越多的螺纹钢厂家采用化学处理剂对螺纹钢表面进行防锈防腐处理。螺纹钢表面处理剂的市场需求量巨大，其中各类防锈剂占据着主要地位。防锈剂主要包括水基防锈剂和防锈油。普通水基防锈剂由于含有亚硝酸钠等致癌物质，将会损害工人的身体健康，同时严重污染环境；防锈油会降低螺纹钢与混凝土的握裹力，严重影响螺纹钢的性能和质量。

目前，现有技术已经公开了一些环保型的螺纹钢表面防锈处理剂产品，例如公布号为CN103276383A的中国专利申请，公开了一种环保型螺纹钢表面防锈处理剂，防锈效果显著，提高了螺纹钢的耐腐蚀性能，使螺纹钢户外防锈期超过2个月。该防锈剂配方中通过加入氟化镍、苯基乙二醇醚、特丁基对苯二酚、甘油单硬酯酸酯、4-磺基邻苯二酸和2-磺基苯丙酸，可以大大提高化学转化膜的致密度和厚度，从而提高螺纹钢表面的耐蚀性，同时保证了钢筋表面与混凝土的握裹力不受影响。但是，由于甘油单硬脂酸酯是一种多元醇型非离子型表面活性剂，高温会导致油脂中不饱和脂肪酸发生降解，降解产物有较深色泽(深褐色)和焦糊味，同时防锈剂组分中还含有多种有机物，如苯基乙二醇醚、4-磺基邻苯二酸和2-磺基苯丙酸，因此，在螺纹钢穿水时的温度高达200~300℃时，轧钢车间内会弥漫严重的焦糊味和刺激性气味，会对操作人员的身体健康造成危害，尤其是在炎热的夏季，导致车间内的工人需要佩戴防毒面具工作，严重影响该水性防锈剂的市场应用。

因此，研发一种防锈处理过程中不产生刺激性气味并且提高处理后螺纹钢混凝土握裹性能的防锈处理剂是目前行业内迫切的需求。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种提高螺纹钢混凝土握裹性能的表面处理剂，主要解决现有技术中螺纹钢防锈剂刺激性气味大、处理后螺纹钢与混凝土握裹性能不佳的问题。为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂，由如下重量百分比的原料组成：锆盐5~15%，次亚磷酸钠2~8%，碱0.5~5%，缓蚀剂0.1%~0.5%，稳定剂0.1~0.5%，氟化镍0.05~0.08%，特丁基对苯二酚0.05~0.1%，草酸钾0.02~0.05%，余量为水。

优选地，所述的锆盐为碳酸锆、氢氧化锆、醋酸锆、硫酸锆、锆氟酸铵、锆氟酸钾、碳酸锆铵、硅酸锆、锆硅酸钠中的一种。

优选地，所述的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

优选地，所述的缓蚀剂为乌洛托品、苯并三氮唑、氨基苯并噻唑、十六烷胺中的一种。

优选地，所述的稳定剂为乙二醇或丙三醇。

本发明提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂的制备方法，包括以下步骤：将锆盐与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入缓蚀剂和稳定剂，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入碱并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、特丁基对苯二酚、草酸钾，混溶30分钟后，静止包装成产品。

本发明提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂的使用方法：直接在原螺纹钢穿水工艺的水中加入本发明水性防锈剂，使得质量浓度为3~5%即可。

本发明提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂与现有技术相比，防锈效果显著，露天耐大气和雨水腐蚀的性能优异，并且高温的螺纹钢在防锈处理过程中无明显刺激性气味产生，有利于轧钢现场的空气环境，减少对操作人员身体健康的影响，同时防锈处理后能大幅度提高螺纹钢与混凝土的握裹强度，取得了意料不到的技术效果，具有相当可观的经济效益和广阔的应用前景及市场空间。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：

一种提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂，由如下重量百分比的原料组成：碳酸锆5%，次亚磷酸钠8%，氢氧化钠0.5%，乌洛托品0.1%，乙二醇0.1%，氟化镍0.08%，特丁基对苯二酚0.1%，草酸钾0.05%，余量为水。

如上所述的提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂的制备方法，包括以下步骤：将碳酸锆与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入乌洛托品和乙二醇，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入氢氧化钠并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、特丁基对苯二酚、草酸钾，混溶30分钟后，静止包装成产品。

对比例1：

一种螺纹钢表面防锈处理剂，由如下重量百分比的原料组成：碳酸锆5%，次亚磷酸钠8%，氢氧化钠0.5%，乌洛托品0.1%，乙二醇0.1%，氟化镍0.08%，特丁基对苯二酚0.1%，余量为水。

如上所述的螺纹钢表面防锈处理剂的制备方法，包括以下步骤：将碳酸锆与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入乌洛托品和乙二醇，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入氢氧化钠并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、特丁基对苯二酚，混溶30分钟后，静止包装成产品。

对比例2：

一种螺纹钢表面防锈处理剂，由如下重量百分比的原料组成：碳酸锆5%，次亚磷酸钠8%，氢氧化钠0.5%，乌洛托品0.5%，乙二醇0.1%，氟化镍0.08%，苯基乙二醇醚0.5%，特丁基对苯二酚0.1%，甘油单硬酯酸酯0.05%，4-磺基邻苯二酸0.08%，2-磺基苯丙酸0.02%，余量为水。

如上所述的螺纹钢表面防锈处理剂的制备方法，包括以下步骤：将碳酸锆与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入乌洛托品和乙二醇，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入氢氧化钠并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、苯基乙二醇醚、特丁基对苯二酚、甘油单硬酯酸酯、4-磺基邻苯二酸、2-磺基苯丙酸，混溶30分钟后，静止包装成产品。

实施例2：

一种提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂，由如下重量百分比的原料组成：氢氧化锆7%，次亚磷酸钠5%，氢氧化钾1.5%，苯并三氮唑0.3%，丙三醇0.2%，氟化镍0.06%，特丁基对苯二酚0.08%，草酸钾0.04%，余量为水。

如上所述的提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂的制备方法，包括以下步骤：将氢氧化锆与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入苯并三氮唑和丙三醇，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入氢氧化钾并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、特丁基对苯二酚、草酸钾，混溶30分钟后，静止包装成产品。

实施例3：

一种提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂，由如下重量百分比的原料组成：硫酸锆10%，次亚磷酸钠3%，氢氧化钠0.8%，氨基苯并噻唑0.3%，乙二醇0.2%，氟化镍0.05%，特丁基对苯二酚0.1%，草酸钾0.02%，余量为水。

如上所述的提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂的制备方法，包括以下步骤：将硫酸锆与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入氨基苯并噻唑和乙二醇，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入氢氧化钠并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、特丁基对苯二酚、草酸钾，混溶30分钟后，静止包装成产品。

实施例4：

一种提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂，由如下重量百分比的原料组成：锆氟酸钾12%，次亚磷酸钠5%，氢氧化钾2%，苯并三氮唑0.4%，丙三醇0.5%，氟化镍0.08%，特丁基对苯二酚0.06%，草酸钾0.03%，余量为水。

如上所述的提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂的制备方法，包括以下步骤：将锆氟酸钾与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入苯并三氮唑和丙三醇，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入氢氧化钾并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、特丁基对苯二酚、草酸钾，混溶30分钟后，静止包装成产品。

实施例5：

一种提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂，由如下重量百分比的原料组成：碳酸锆铵15%，次亚磷酸钠7%，氢氧化钠5%，十六烷胺0.1%%，乙二醇0.1%，氟化镍0.05%，特丁基对苯二酚0.1%，草酸钾0.05%，余量为水。

如上所述的提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂的制备方法，包括以下步骤：将碳酸锆铵与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入十六烷胺和乙二醇，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入氢氧化钠并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、特丁基对苯二酚、草酸钾，混溶30分钟后，静止包装成产品。

对比试验1：露天耐候试验

在炎热夏季，对山东某螺纹钢企业生产的同一批螺纹钢产品（内径18mm，外径22mm）进行如下对比试验：将未经防锈处理的穿水螺纹钢产品作为空白组，用质量浓度均为3%的实施例1~5、对比例1~2制得的水性防锈剂处理的螺纹钢试样作为试验组1~7，每组样品数量为10根，长度约为5米（每根螺纹钢截取尾部500mm备用）。保证每组试验螺纹钢样品的穿水时间或防锈处理时间相同，轧钢过程的各项参数保持一致，穿水或防锈处理前螺纹钢的温度均处于250~270℃范围内，试验组与空白组的区别仅在于用水性防锈剂代替原穿水工艺。然后将上述8组螺纹钢试样同时平放在同一地点的开阔户外大气环境中露天放置2个月。在这两个月中降雨4场，雨水天气共计11天。在试验过程中，每天观察钢铁表面生锈情况，并在2个月试验完成时记录最终生锈情况，结果见表1。

对比试验2：螺纹钢混凝土握裹性能试验

取上述未经处理和经不同防锈剂处理的8组备用500mm螺纹钢试验样品，将螺纹钢样品预埋在150mm×150mm×150mm的混凝土试块中，按行业标准混凝土试件的成型和养护方法养护到龄期后，依据DL/T 5150-2001《水工混凝土试验规程》进行钢筋与混凝土握裹强度检验，结果见表1。

表1 对比试验结果

从表1的对比试验结果可以看出，虽然代表现有技术的对比例2的螺纹钢表面防锈处理剂的耐蚀性能优良，但是其在防锈处理过程中产生大量的刺激性气味，不利于操作人员的健康，并且相对于未经防锈处理的普通穿水螺纹钢的混凝土握裹强度没有明显改变；虽然对比例1的水性防锈剂在配方上相比于对比例2减去了苯基乙二醇醚、甘油单硬酯酸酯、4-磺基邻苯二酸和2-磺基苯丙酸，使得防锈处理过程中无明显刺激性气味产生，同时由于上述4种有机物的删减使得螺纹钢与混凝土的握裹强度有了一定的提高，但是露天耐大气和雨水腐蚀的性能大大降低，不能起到有效防锈的作用；而本发明实施例1~5制得的螺纹钢水性防锈剂相比于对比例1增加了草酸钾，高温的螺纹钢在防锈处理过程中无明显刺激性气味产生，有利于轧钢现场的空气环境，减少对操作人员身体健康的影响，同时其露天耐大气和雨水腐蚀的性能优异，并能大幅度提高螺纹钢与混凝土的握裹强度，取得了意料不到的技术效果。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims

1.一种提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂，其特征在于，由如下重量百分比的原料组成：锆盐5~15%，次亚磷酸钠2~8%，碱0.5~5%，缓蚀剂0.1%~0.5%，稳定剂0.1~0.5%，氟化镍0.05~0.08%，特丁基对苯二酚0.05~0.1%，草酸钾0.02~0.05%，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂，其特征在于，所述的锆盐为碳酸锆、氢氧化锆、醋酸锆、硫酸锆、锆氟酸铵、锆氟酸钾、碳酸锆铵、硅酸锆、锆硅酸钠中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂，其特征在于，所述的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

4.根据权利要求1所述的一种提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂，其特征在于，所述的缓蚀剂为乌洛托品、苯并三氮唑、氨基苯并噻唑、十六烷胺中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂，其特征在于，所述的稳定剂为乙二醇或丙三醇。

6.根据权利要求1~5任一项所述的一种提高螺纹钢混凝土握裹性能的水性防锈剂，其特征在于，制备方法包括以下步骤：将锆盐与次亚磷酸钠在反应釜中混溶，然后再加入缓蚀剂和稳定剂，搅拌溶解后溶液静止45分钟；分多次向溶液中加入碱并不断搅拌，静置冷却至室温；依次加入氟化镍、特丁基对苯二酚、草酸钾，混溶30分钟后，静止包装成产品。