CN109180048B - 一种纳米前驱体介质传输抑制剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米前驱体介质传输抑制剂及其制备方法。本发明所述纳米前驱体介质传输抑制剂，由纳米前驱体、分散剂、晶核生长调节剂、稳定剂及水组成，所述纳米前驱体为C原子数1‑22的有机羧酸酯、C原子数1‑22的有机羧酸盐中的任意一种或多种的混合。本发明的制备工艺简单、实施方便，所制备的产品具有绿色环保、高效等特点，非常适用于受盐碱地、海洋等多种复杂有害离子侵蚀环境中的钢筋混凝土结构腐蚀防护。
Description
技术领域
本发明涉及一种功能性材料，特别适用于抑制混凝土中腐蚀性介质传输，属于建筑材料领域。
技术背景
钢筋混凝土腐蚀破坏现象越来越多，严重时会造成重大安全事故。世界各国工程和技术人员一直都关心钢筋混凝土耐腐蚀性能的提升，特别是随着经济社会的快速发展，工程应用领域的不断拓宽，面临恶劣腐蚀环境越来越普遍，实用长效性的耐腐蚀附加措施是减少腐蚀破坏和延迟结构服役寿命的有效手段。
现有技术中较为实用的耐腐蚀附加措施包括：使用防腐剂、阻锈剂、阴极保护、表面涂层等。此外，混凝土中内掺疏水性材料也可以起到抑制侵蚀性介质传输的作用，近年来逐渐受到学者和工程技术人员的研究和关注。但现有的内掺疏水性材料自身对混凝土的强度发展有较为显著的负面影响，一般降低混凝土强度15-30％，给工程结构力学性能的保障埋下隐患。此外，在混凝土完全饱水状态下，该类材料对侵蚀性介质的扩散几乎没有改善效果，有时会增加饱水状态下混凝土中侵蚀性离子的扩散，从而达不到抑制介质传输的效果。尽管有专利报道在混凝土中加入纳米材料能够一定程度上减少饱水状态下混凝土中的介质扩散，但纳米材料自身的稳定性差以及在混凝土中拌合难以有效且均匀的分散，导致其实际应用效果仍旧不够理想。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种纳米前驱体的介质传输抑制材料，它通过水泥水化产生的强碱性环境，在水化过程中原位生成纳米颗粒，该纳米颗粒不仅具有疏水功能，同时能够有效填充混凝土的孔隙，从而有效解决了疏水材料在饱水状态下不能减少侵蚀性介质扩散的难题并改善混凝土强度发展，同时原位生成的纳米颗粒，有效解决了外加纳米材料存在的分散不均、稳定性差等问题。
一种纳米前驱体介质传输抑制剂，所述纳米前驱体介质传输抑制剂通过将前驱体介质传输抑制剂加入混凝土中，利用混凝土自身的环境特点，促进纳米前驱体在混凝土内部原位生成纳米颗粒，堵塞混凝土微观孔隙，改善混凝土毛细管通道和表面特性，从而实现混凝土密实性和抗介质渗透性能提升。
所述纳米前驱体介质传输抑制剂，由以下成分按质量百分比组成：
上述组分的质量百分比之和为100％；
所述纳米前驱体为C原子数1-22的有机羧酸酯、C原子数1-22的有机羧酸盐中的任意一种或多种的混合。
其中有机酸酸酯或有机羧酸盐是生成纳米颗粒的主要材料及载体，在其他功能性助剂的调控下，通过结构的调控能够实现在混凝土结构中生成不同性能的微纳米颗粒；而且微纳颗粒伴随水泥水化进行不断生成，真正实现纳米颗粒原位生成；避免常规外加纳米材料对混凝土工作性带来的负面影响，很好的解决了纳米材料在混凝土中的分散难题；通过不同有机羧酸碳链以及结构的调控，能够实现不同粒径大小、形状各异、性能各异的微纳颗粒均匀的分布在混凝土中，均匀分布的微纳颗粒在填充混凝土孔隙、改变毛细内壁结构的基础上，才能更好的实现腐蚀性介质的传输抑制。
所述有机羧酸酯为有机羧酸与醇生成的酯，其中所述有机羧酸优选为苯甲酸、对甲基苯甲酸、丁基苯甲酸、叔丁基苯甲酸、辛基苯甲酸、十二烷基苯甲酸、邻苯二甲酸、丁基邻苯二甲酸、叔丁基邻苯二甲酸、硝基邻苯二甲酸、辛基邻苯二甲酸、十二烷基邻苯二甲酸、C原子数为1-22的直链或支链脂肪族有机羧酸中的任意一种或多种的混合，所述醇优选为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙三醇、异丙醇、聚乙二醇中的任意一种或多种的混合。
所述有机羧酸盐为有机羧酸与碱生成的盐，其中所述有机羧酸优选为苯甲酸、对甲基苯甲酸、丁基苯甲酸、叔丁基苯甲酸、辛基苯甲酸、十二烷基苯甲酸、邻苯二甲酸、丁基邻苯二甲酸、叔丁基邻苯二甲酸、硝基邻苯二甲酸、辛基邻苯二甲酸、十二烷基邻苯二甲酸、C原子数为1-22的直链或支链脂肪族有机羧酸中的任意一种或多种的混合，所述碱为与氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、有机胺、有机醇胺、氨水中的任意一种或多种的混合。
所述有机胺为一级、二级或三级胺，所述有机醇胺为一级、二级或三级醇胺。
所述有机胺优选为甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、己胺、辛胺、葵胺、十二胺、十八胺、二甲胺、三甲胺、异丁基胺、叔丁基胺中的任意一种或两种混合。
所述有机醇胺优选为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基-二乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N-丙基乙醇胺、N-丁基乙醇胺、N-叔丁基-二乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、三异丙醇胺中的任意一种或两种混合。
所述分散剂为有机羧酸聚合物、有机萘甲醛缩聚物、三聚氰胺聚合物分散剂中的任意一种。
所述有机羧酸聚合物分散剂优选为醚型或酯型聚羧酸分散剂，有机萘甲醛缩聚物分散剂为萘磺酸与甲醛的缩合物，三聚氰胺聚合物分散剂为三聚氰胺与羧酸或磺酸基聚合所得的分散剂。
所述晶核生长调节剂为氨基磷酸盐、聚磷酸酯/盐、氨基磺酸盐、聚磺酸盐、氨基葡萄糖、氨基葡糖酸、糖蜜中的任意一种或两种的混合。
所述晶核生长调节剂为氨基三甲叉磷酸盐、乙二胺四甲叉磷酸盐、羟基乙叉磷酸盐、磷酸三丁酯、磷酸二丁酯、六偏磷酸盐、焦磷酸盐、氨基苯磺酸钠、氨基丙基磺酸钠、2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖、2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖酸、N-甲基葡萄酸、N-辛基葡萄糖酸中的任意一种或两种的混合。
所述稳定剂为胺基嚓吮二酮、N-苯基-α-萘胺、烷基吩噻嗪，二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌、3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯酸异辛酯，硫代双酚、N′，N-二苯基对苯二胺，N，N-双(2，4-二氨基二苯醚)亚胺和N，N-双(2，4-二亚氨基二苯醚)亚胺、苯甲酸、特丁基苯甲酸、特丁基对苯二酚、苯酚、硝基苯酚中的任意一种或两种的混合。
所述纳米前驱体介质传输抑制剂通过混凝土拌合过程中加入，随着水泥水化反应的进行，原位生成纳米颗粒，该纳米颗粒不仅可以起到疏水作用，同时能够堵塞混凝土内部孔隙结构，从而实现疏水和混凝土孔隙栓塞的双重作用。
本发明所述纳米前驱体介质传输抑制剂的制备方法包括：将水按质量比加入搅拌釜中，之后依次加入纳米前驱体、分散剂、晶核生长调节剂以及稳定剂，在10-100℃下搅拌1-24h，得到均匀稳定的乳液或溶液，即为纳米前驱体介质传输抑制剂。
所述纳米前驱体介质传输抑制剂通过混凝土拌合过程中加入，掺量范围为5-50L/m3，考虑混凝土水灰比，加入过程中等量扣除用水量。
本发明的制备工艺简单、实施方便，所制备的产品具有绿色环保、高效等特点，非常适用于受盐碱地、海洋等多种复杂有害离子侵蚀环境中的钢筋混凝土结构腐蚀防护。
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
向反应釜中加水84kg，依次加入苯甲酸乙酯15kg，有机羧酸聚合物分散剂0.1kg，晶核生长调节剂氨基三甲叉磷酸盐0.9kg、稳定剂N-苯基-α-萘胺0.01kg，升温至80℃，搅拌反应2h，得到纳米前驱体介质传输抑制剂。
实施例2
向反应釜中加水65kg，依次加入叔丁基苯甲酸聚乙二醇酯30kg，有机萘甲醛缩聚物分散剂1kg，晶核生长调节剂乙二胺四甲叉磷酸盐5kg、稳定剂二烷基二硫代氨基甲酸锌0.05kg，升温至30℃，搅拌反应5h，得到纳米前驱体介质传输抑制剂。
实施例3
向反应釜中加水70kg，依次加入邻苯二甲酸乙醇胺盐25kg，三聚氰胺聚合物分散剂5kg、晶核生长调节剂氨基苯磺酸钠0.2kg和糖蜜0.1kg，稳定剂苯甲酸0.9kg，升温至90℃，搅拌反应1h，得到纳米前驱体介质传输抑制剂。
实施例4
向反应釜中加水85kg，依次加入己二胺十二胺盐5kg，聚羧酸分散剂10kg，晶核生长调节剂N-辛基葡萄糖酸1kg和磷酸三丁酯0.01kg，稳定剂特丁基对苯二酚5kg，升温至400℃，搅拌反应10h，得到纳米前驱体介质传输抑制剂。
实施例5
向反应釜中加水51kg，依次加入十八酸异丁基胺盐40kg，有机萘甲醛聚合物分散剂2kg，晶核生长调节剂2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖酸4kg和六偏磷酸钠1kg，稳定剂3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯酸异辛酯2kg，升温至40℃，搅拌24h，得到纳米前驱体介质传输抑制剂。
实施例6
向反应釜中加水76kg，依次加入十二烷基苯甲酸钠10kg和邻苯二甲酸二甲胺盐2kg，有机萘甲醛聚合物分散剂10kg，晶核生长调节剂2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖1kg，稳定剂N，N-双(2，4-二氨基二苯醚)亚胺1kg，升温至50℃，搅拌20h，得到纳米前驱体介质传输抑制剂。
实施例7
向反应釜中加水76kg，依次加入十二烷基邻苯二甲酸丁胺21kg，有机羧酸聚合物分散剂1kg，晶核生长调节剂1kg，稳定剂N，N-双(2，4-二氨基二苯醚)亚胺1kg，升温至80℃，搅拌6h，得到纳米前驱体介质传输抑制剂。
实施例8
向反应釜中加水56kg，依次加入辛基苯甲酸甲酯5kg和硝基苯甲酸三甲胺盐30kg，有机萘甲醛聚合物分散剂5kg，晶核生长调节剂糖蜜1kg，稳定剂N′，N-二苯基对苯二胺1kg，升温至60℃，搅拌15h，得到纳米前驱体介质传输抑制剂。
实施例9
向反应釜中加水kg，依次加入辛基苯甲酸甲酯5kg和硝基苯甲酸三甲胺盐30kg，有机萘甲醛聚合物分散剂5kg，晶核生长调节剂氨基丙基磺酸钠0.5kg，稳定剂硝基苯酚0.1kg，升温至70℃，搅拌12h，得到纳米前驱体介质传输抑制剂。
应用实施例
参照GB/T 50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》对上述实施例样品进行了混凝土抗介质传输以及长期耐久性性的评价，所述混凝土中W/C＝0.35，水泥为普通硅酸盐水泥(海螺P.O.42.5),砂为河砂，石子为玄武岩，粒径范围5-15mm以及10-25mm，砂率0.39；介质传输抑制剂在混凝土中的掺量均为30L/m3,使用过程中等量扣水，实验结果如下表所示。
表1不同样品对混凝土抗介质渗透性能的影响
表中的结果显示，本发明的纳米前驱体介质传输抑制剂能够显著的降低混凝土的电通量和氯离子扩散系数，有效抑制侵蚀性介质在混凝土中的传输，从而提升混凝土耐腐蚀性能，增强结构安全性，延长结构使用寿命。
Claims (9)
1.一种纳米前驱体介质传输抑制剂，其特征在于，所述纳米前驱体介质传输抑制剂由以下成分按质量百分比组成：
上述组分的质量百分比之和为100％；
所述纳米前驱体为C原子数1-22的有机羧酸酯、C原子数1-22的有机羧酸盐中的任意一种或多种的混合。
2.根据权利要求1所述的一种纳米前驱体介质传输抑制剂，其特征在于，所述有机羧酸酯为有机羧酸与醇生成的酯；
其中所述有机羧酸为苯甲酸、对甲基苯甲酸、丁基苯甲酸、叔丁基苯甲酸、辛基苯甲酸、十二烷基苯甲酸、邻苯二甲酸、丁基邻苯二甲酸、叔丁基邻苯二甲酸、硝基邻苯二甲酸、辛基邻苯二甲酸、十二烷基邻苯二甲酸、C原子数为1-22的直链或支链脂肪族有机羧酸中的任意一种或多种的混合；
所述醇为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙三醇、异丙醇、聚乙二醇中的任意一种或多种的混合。
3.根据权利要求2所述的一种纳米前驱体介质传输抑制剂，其特征在于，所述有机羧酸盐为有机羧酸与碱生成的盐；
其中所述有机羧酸为苯甲酸、对甲基苯甲酸、丁基苯甲酸、叔丁基苯甲酸、辛基苯甲酸、十二烷基苯甲酸、邻苯二甲酸、丁基邻苯二甲酸、叔丁基邻苯二甲酸、硝基邻苯二甲酸、辛基邻苯二甲酸、十二烷基邻苯二甲酸、C原子数为1-22的直链或支链脂肪族有机羧酸中的任意一种或多种的混合；
所述碱为与氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、有机胺、有机醇胺、氨水中的任意一种或多种的混合。
4.根据权利要求3所述的一种纳米前驱体介质传输抑制剂，其特征在于，所述有机胺为一级、二级或三级胺；
所述有机醇胺为一级、二级或三级醇胺。
5.根据权利要求4所述的一种纳米前驱体介质传输抑制剂，其特征在于，所述有机胺为甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、己胺、辛胺、葵胺、十二胺、十八胺、二甲胺、三甲胺、异丁基胺、叔丁基胺中的任意一种或两种混合；
所述有机醇胺为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基-二乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N-丙基乙醇胺、N-丁基乙醇胺、N-叔丁基-二乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、三异丙醇胺中的任意一种或两种混合。
6.根据权利要求3所述的一种纳米前驱体介质传输抑制剂，其特征在于，所述分散剂为有机羧酸聚合物、有机萘甲醛缩聚物、三聚氰胺聚合物分散剂中的任意一种；
所述晶核生长调节剂为氨基磷酸盐、聚磷酸酯/盐、氨基磺酸盐、聚磺酸盐、氨基葡萄糖、氨基葡糖酸、糖蜜中的任意一种或两种的混合；
所述稳定剂为胺基嚓吮二酮、N-苯基-α-萘胺、烷基吩噻嗪，二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌、3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯酸异辛酯、硫代双酚、N′，N-二苯基对苯二胺、N，N-双(2，4-二氨基二苯醚)亚胺和N，N-双(2，4-二亚氨基二苯醚)亚胺、苯甲酸、特丁基苯甲酸、特丁基对苯二酚、苯酚、硝基苯酚中的任意一种或两种的混合。
7.根据权利要求6所述的一种纳米前驱体介质传输抑制剂，其特征在于，所述有机羧酸聚合物分散剂为醚型或酯型聚羧酸分散剂，有机萘甲醛缩聚物分散剂为萘磺酸与甲醛的缩合物，三聚氰胺聚合物分散剂为三聚氰胺与羧酸或磺酸基聚合所得的分散剂；
所述晶核生长调节剂为氨基三甲叉磷酸盐、乙二胺四甲叉磷酸盐、羟基乙叉磷酸盐、磷酸三丁酯、磷酸二丁酯、六偏磷酸盐、焦磷酸盐、氨基苯磺酸钠、氨基丙基磺酸钠、2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖、2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖酸、N-甲基葡萄酸、N-辛基葡萄糖酸中的任意一种或两种的混合。
8.权利要求1至7任一项所述的一种纳米前驱体介质传输抑制剂的制备方法，其特征在于，包括：将水按质量比加入搅拌釜中，之后依次加入纳米前驱体、分散剂、晶核生长调节剂以及稳定剂，在10-100℃下搅拌1-24h，得到均匀稳定的乳液或溶液，即为纳米前驱体介质传输抑制剂。
9.权利要求1至7任一项所述的一种纳米前驱体介质传输抑制剂的应用方法，其特征在于，所述纳米前驱体介质传输抑制剂通过混凝土拌合过程中加入，掺量范围为5-50L/m3。
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- 2018-10-30 CN CN201811275454.4A patent/CN109180048B/zh active Active
Patent Citations (3)
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Application publication date: 20190111 Assignee: BOTE NEW MATERIALS TAIZHOU JIANGYAN Co.,Ltd. Assignor: SOBUTE NEW MATERIALS Co.,Ltd. Contract record no.: X2024980001676 Denomination of invention: A nano precursor medium transport inhibitor and its preparation method Granted publication date: 20211217 License type: Common License Record date: 20240131 |