CN110241431A - 一种建筑钢筋中性除锈泡花剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种建筑钢筋中性除锈泡花剂及其制备方法。该中性环保钢筋除锈清洗剂包括十二烷基硫酸钠和月桂醇聚乙烯醚组合的起泡剂3‑7份、植酸钠、草酸钾组合的螯合剂6‑12份、皂角液8‑10份、甲基硼烷2‑4份、葡萄糖5‑7份、维生素C 5‑7份，其余为去离子水。采用先固后液最后添加还原剂及具有起泡效果溶液的基本顺序将各组分混合，滴加酸碱调节泡花剂的PH为6.5‑7.5。通过先喷淋后清洗的方法对钢筋进行去锈处理。本泡花剂为中性，能够完成取代强酸酸洗等方式，不会对钢筋产生渗氢现象，保持机械稳定性；泡花剂中起泡剂、表面活性剂、还原剂及螯合剂协同作用，除锈效果优异，具有阻锈功能；使用方法简单，产生废液环保，使用中对操作人员不会产生健康安全危害。
Description
技术领域
本发明涉及清洗剂技术领域，具体涉及一种建筑钢筋中性除锈泡花剂及其制备方法。
背景技术
在建设工程结构施工中，钢筋是工程中不可缺少的主要材料，因钢筋原材料的特殊性，在加工、安装过程中改变钢筋的形状避免不了出现锈蚀导致其断面损失，尤其发生局化，风、雨及太阳曝晒，冬季冻等情况。还因工序施工时间间隔，很少能在混凝土表面进行保护性处理，在这种情况下，更加剧了钢筋锈蚀的可能性。钢筋锈蚀产生的浮锈，使钢筋与混凝土握裹力明显降低，这也就是规范要求钢筋在使用前必须清除浮锈的原因之一。从钢筋锈蚀与结构物耐久性关系方面看，钢筋锈蚀最终导致混凝土破坏的现象，称作“锈蚀发展阶段”。已锈蚀的钢筋置入混凝土中，无疑会缩短结构物力的性能，钢筋锈蚀除了能引起其力学性能下降之外，还体现在锈蚀膨胀使混凝土产生顺筋开裂、剥落、握裹力下降，进而结构承载力下降或失效而发生事故。混凝土中钢筋锈蚀导致结构物破坏或失稳，从而使寿命期提前。缩短寿命期的程度与钢筋锈蚀程度及使用环境密切相关，严重时还可能发生不测事故。
目前的处理方法包括人工刮磨除锈、化学除锈、机械除锈或火焰除锈等方式。其中，人工刮磨除锈不适用于大面积进行除锈，只有在其他方法都不具备的条件下才能局部采用。化学除锈（亦称酸洗除锈）利用酸洗液中的酸与金属氧化物进行化学反应，使金属氧化物溶解转变成氯化铁或者硫酸铁，以达到除去钢材表面的锈蚀和污物的目的，且在酸洗除锈后一定要大量清水清洗并钝化处理；容易形成的大量废水、废酸、酸雾造成环境污染。如果处理不当还会造成金属表面过蚀，形成麻点。机械除锈适用于大量除锈工作，对安装后产生的锈蚀无法解决。火焰除锈，条件受限制，消防工作量大，改变了钢筋的性能，一般不使用。
因此，从经济利益和安全出发，研究一种环保、经济、实用、便于操作的产品对钢筋加工、安装、存放锈蚀的过程处理是非常必要的。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明开发了一种建筑钢筋中性除锈泡花剂及其制备方法，得到一种不添加有机或无机酸的呈中性、不含溶剂、不含重金属的泡花剂；能够快速去除锈蚀，同时有效避免渗氢作用，不影响基体材料；处理过程操作简单，不会产生大量无法处理的废水，容易降解。
本发明的技术方案如下：
一种建筑钢筋中性除锈泡花剂，以总重量为100份计，包括起泡剂3-7份、植物表面活性分散剂8-10份、还原剂10-18份，螯合剂6-12份，PH调节剂2-3份，其余为去离子水。
进一步地，所述起泡剂为十二烷基硫酸钠、月桂醇聚乙烯醚中的至少一种。
进一步地，所述螯合剂包括植酸钠和草酸钾中的至少一种。
进一步地，所述植物表面活性分散剂为皂角液。
进一步地，所述还原剂为葡萄糖、甲基硼烷和维生素C的混合。
进一步地，一种建筑钢筋中性除锈泡花剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：十二烷基硫酸钠1-3份、月桂醇聚乙烯醚2-4份、皂角液 8-10份、植酸钠2-4份、草酸钾4-8份、甲基硼烷2-4份、葡萄糖5-7份、维生素C 3-7份、PH调节植酸2-3份，其余为去离子水。
进一步地，作为本方案的一个优选实施例，以总重量为100份计，十二烷基硫酸钠2份、月桂醇聚乙烯醚3份、皂角液9份、植酸钠3份、草酸钾 6份、甲基硼烷3份、葡萄糖6份、维生素C 5份，PH调节植酸2.5份，其余为去离子水。
本发明还包括一种建筑钢筋中性除锈泡花剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，准备原料，准备上述配方中的原料，制备皂角液，并准确称量其它的成分；
步骤2，混合条件设置：在不锈钢搅拌釜中加入部分的去离子水，之后利用间接蒸汽加热至45-55℃，开起贴壁式超声波，频率设置为25-30赫兹、搅拌棒转速为60-80转/分；
步骤3，第一次混合：在搅拌釜中每隔20-25分钟依次加入植酸钠、草酸钾、甲基硼烷、葡萄糖，搅拌釜继续运作45-55分钟；
步骤4，第二次混合：待第一次混合搅拌完毕后，将维生素C加入搅拌釜内，搅拌釜运作20-25分钟后加入十二烷基硫酸钠、月桂醇聚乙烯醚、皂角液及剩余的去离子水，搅拌至溶液混合均匀；
步骤5，PH值测定：对步骤4混合完成后的溶液进行PH值测定，通过添加试剂调节PH值处于6.5-7.5之间。
进一步地，所述步骤1中皂角液制备时，通过将干燥的皂角粉碎，粒径控制在2-3mm之间，然后将1份皂角粉碎物配合9份去离子水在50-60℃下浸泡24小时，之后经粗过滤后，在50-60℃下搅拌50-60分钟，然后经过精过滤，再加入去离子水将溶液补至10份得到所述皂角液。
本发明还包括上述建筑钢筋中性除锈泡花剂的应用方法，对锈蚀钢筋实施泡花剂喷淋，保证锈蚀钢筋各区域完全覆盖，泡花剂依附3-5分钟，采用清水进行清洗。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果如下：
1)本发明用植物提取物皂角液替代传统的表面活性剂制取泡花剂，其成分安全，而且环境友好，容易自然降解，解决了成分残留可能造成安全隐患以及环境污染的问题；
2)所述清洗剂为中性，不含有机或无机酸，浸蚀原理与各种酸性浸蚀不同，分解金属氧化物的过程中并不产生氢气，工作液pH值为6.5-7.5，接近中性，此条件下的（H+）≈（10-6.5～10-7.5）mol/L，此时氢离子浓度可以忽略不记，从而在理论上可以实现浸蚀过程基体不出现渗氢现象，原有机械性能不变，克服强酸酸洗方式的弊端；
3）采用起泡剂、还原剂、螯合剂与表面活性分散剂相互协同作用：起泡剂能够形成丰富的泡沫，使得在喷淋完成后，泡沫能够与钢筋形成充分接触，提高喷淋的效果；另一方面起泡剂和植物表面活性分散剂促进还原剂与络合剂对锈蚀的渗透与润湿；先由还原剂与金属氧化物发生反应，反应产物由螯合剂螯合，共同协同作用提高了还原剂与螯合剂对锈蚀的反应效果；
4）选择葡萄糖、甲基硼烷及维生素C作为混合还原剂，提供弱还原剂与强还原剂的复合并控制强弱还原剂的用量，保证还原过程的安全；其中甲基硼烷与维生素C为强还原剂，能够有效还原金属氧化物去除锈蚀；选择维生素C作为主还原剂，具有来源易得和安全无害的特点，维生素C相较于传统强还原剂的还原效果相对温和，不会在还原完毕的后续过程中损害钢筋；葡萄糖作为弱还原剂，能够辅助强还原剂进行还原，另外葡萄糖由于含有羟基，在清洗完成后容易在金属表面形成膜，阻滞金属的溶解，这也避免了强还原剂的还原作用在除锈后对钢筋的影响，同时在后期使用中具有阻锈功能；
5）本泡花剂使用方法简单，采用喷淋方式替代浸泡，不受钢材长度的限制，操作方便。
具体实施方式
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
一种建筑钢筋中性除锈泡花剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分，十二烷基硫酸钠2份、月桂醇聚乙烯醚3份、皂角液9份、植酸钠3份、草酸钾 6份、甲基硼烷3份、葡萄糖6份、维生素C 5份，PH调节植酸2.5份，其余为去离子水。
上述清洗剂的制备方法如下：
步骤1，准备原料，准备上述配方中的原料，制备皂角液，并准确称量其它的成分；所述步骤1中皂角液制备时，通过将干燥的皂角粉碎，粒径控制在2-3mm之间，然后将1份皂角粉碎物配合9份去离子水在55℃下浸泡24小时，之后经粗过滤后，在55℃下搅拌55分钟，然后经过精过滤，再加入去离子水将溶液补至10份得到所述皂角液。
步骤2，混合条件设置：在不锈钢搅拌釜中加入一半的去离子水，之后利用间接蒸汽加热至50℃，开起贴壁式超声波，频率设置为28赫兹、搅拌棒转速为70转/分；
步骤3，第一次混合：在搅拌釜中每隔20-25分钟依次加入起泡剂、植酸钠、草酸钾、甲基硼烷、葡萄糖、皂角液，搅拌釜继续运作45-55分钟；
步骤4，第二次混合：待第一次混合搅拌完毕后，将维生素C加入搅拌釜内，搅拌釜运作20-25分钟后加入十二烷基硫酸钠、月桂醇聚乙烯醚、皂角液以及剩余的另一半去离子水，搅拌至溶液混合均匀；
步骤5，PH值测定：对步骤4混合完成后的溶液进行PH值测定，通过10%的植酸调节PH值处于6.5-7.5之间。
实施例2
一种建筑钢筋中性除锈泡花剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：十二烷基硫酸钠3份、皂角液8份、植酸钠3份、草酸钾 5份、甲基硼烷3份、葡萄糖6份、维生素C 6份，PH调节植酸3份，其余为去离子水。
所述泡花剂的制备方法同实施例1。
实施例3
一种建筑钢筋中性除锈泡花剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：月桂醇聚乙烯醚4份、皂角液10份、植酸钠2份、草酸钾 8份、甲基硼烷3份、葡萄糖6份、维生素C 5份，PH调节植酸2份，其余为去离子水。
所述泡花剂的制备方法同实施例1。
实施例4
一种建筑钢筋中性除锈泡花剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：十二烷基硫酸钠2份、月桂醇聚乙烯醚2份、皂角液10份、草酸钾10份、甲基硼烷2.5份、葡萄糖6份、维生素C 4份，PH调节植酸2.5份，其余为去离子水。
所述泡花剂的制备方法同实施例1。
实施例5
一种建筑钢筋中性除锈泡花剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：十二烷基硫酸钠4份、皂角液10份、植酸钠10份、甲基硼烷2.5份、葡萄糖5份、维生素C 4份，PH调节植酸2.5份，其余为去离子水。
所述泡花剂的制备方法同实施例1。
实施例6
一种建筑钢筋中性除锈泡花剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：十二烷基硫酸钠1份、月桂醇聚乙烯醚4份、皂角液10份、植酸钠2份、草酸钾7份、甲基硼烷2.5份、葡萄糖6份、维生素C 4份，PH调节植酸2.5份，其余为去离子水。
所述泡花剂的制备方法同实施例1。
对比例1
一种建筑钢筋中性除锈泡花剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：皂角液9份、植酸钠3份、草酸钾 6份、甲基硼烷3份、葡萄糖6份、维生素C 5份，PH调节植酸2.5份，其余为去离子水。
所述泡花剂的制备方法同实施例1。
对比例2
一种建筑钢筋中性除锈泡花剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：十二烷基硫酸钠2份、月桂醇聚乙烯醚3份、植酸钠3份、草酸钾 6份、甲基硼烷3份、葡萄糖6份、维生素C 5份，PH调节植酸2.5份，其余为去离子水。
所述泡花剂的制备方法中，取消皂角液的制取步骤，其余同实施例1。
对比例3
一种建筑钢筋中性除锈泡花剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：十二烷基硫酸钠2份、月桂醇聚乙烯醚3份、皂角液9份、植酸钠3份、草酸钾 6份、甲基硼烷6份、维生素C 8份，PH调节植酸2.5份，其余为去离子水。
所述泡花剂的制备方法同实施例1。
对比例4
一种建筑钢筋中性除锈泡花剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：十二烷基硫酸钠2份、月桂醇聚乙烯醚3份、皂角液9份、植酸钠3份、草酸钾 6份、甲基硼烷8份、葡萄糖6份、PH调节植酸2.5份，其余为去离子水。
所述泡花剂的制备方法中，在第二次混合中只添加起泡剂及皂角液，其余同实施例1。
对比例5
一种建筑钢筋中性除锈泡花剂，以总重量为100份计，包含以下重量份组分：十二烷基硫酸钠2份、月桂醇聚乙烯醚3份、皂角液9份、甲基硼烷3份、葡萄糖6份、维生素C 5份，PH调节植酸2.5份，其余为去离子水。
所述泡花剂的制备方法同实施例1。
实施例7
实施例7为应用实施例，针对实施例1-6、对比例1-5的各泡花剂，增加对比例6为市售酸性除锈泡花剂进行泡花试验。选取若干发黄附锈条件相同的需要清洗的建筑用钢材并分组，配制适宜量的泡花剂，采用高压喷枪对各组锈蚀钢筋分别喷淋各泡花剂，保证锈蚀钢筋各区域完全覆盖后，将泡花剂依附3分钟，采用高压喷枪进行清水清洗冲净，进行表面除锈率的观察；后再次使用同种泡花剂依附2分钟，采用高压喷枪进行清水清洗冲净。对喷淋完成后的建筑用钢材的防锈时间进行检测。
依附3分钟冲洗后观察，实施例1、实施例6已完成去除锈蚀，实施例2-5的还剩余部分锈蚀，剩余锈蚀量按照实施例3、2、5、4的顺序依次逐渐降低，对比例3的剩余锈蚀接近完全去除，对比例1、2、4、5的剩余锈蚀量均高于各实施例，对比例6接近完全去除。
依附5分钟冲洗后观察，实施例1-6、对比例3、4、6的锈蚀完全去除，对比例1-2的表面还剩余部分锈蚀，对比例5还剩余大部分锈蚀。实施例1-6、对比例4表面光滑，露出五金体本色，对比例3表面光滑度较之实施例1-5有所下降，对比例6表面粗糙，存在部分黑点，出现基体腐蚀现象。
依附除锈过程中，对比例6有酸雾产生，其余实施例及对比例无此现象。
清洗完毕后，观察各实施例及对比例的防锈时间，测得结果如下：
表1 不同实施例及对比例的防锈时间结果
| 样品 | 防锈时间 |
| 实施例1 | 11天 |
| 实施例2 | 9.5天 |
| 实施例3 | 10天 |
| 实施例4 | 8天 |
| 实施例5 | 9.5天 |
| 实施例6 | 10天 |
| 对比例1 | 7天 |
| 对比例2 | 9.5天 |
| 对比例3 | 6.5天 |
| 对比例4 | 10天 |
| 对比例5 | 7天 |
| 对比例6 | 1天 |
由实验结果可得知：还原剂和螯合剂共同主导了对锈蚀的去除，锈蚀去除速率与还原剂和螯合剂的组合有重要关系，而起泡剂、植物表面活性剂均对锈蚀去除速率产生促进作用。葡萄糖的存在促进了对钢筋表面的防护及提供了后续的阻锈作用。采用酸性清洗剂进行清洗，尽管也能快速去除锈蚀，但其对于钢筋的基体有严重的侵蚀作用，产生渗氢效果，会对后续的钢筋使用安全性产生隐患；另外，酸性溶液除锈对于后续的钢筋使用基本不产生阻锈作用。而本发明的各实施例均具有锈蚀去除速率快、防锈时间久、无基体腐蚀的作用效果，产生废液相对环保，使用中对操作人员不会产生健康安全危害。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (10)
1.一种建筑钢筋中性除锈泡花剂，其特征在于，以总重量为100份计，包括起泡剂3-7份、植物表面活性分散剂8-10份、还原剂10-18份，螯合剂6-12份，PH调节剂2-3份，其余为去离子水。
2.根据权利要求1所述的建筑钢筋中性除锈泡花剂，其特征在于：所述起泡剂为十二烷基硫酸钠、月桂醇聚乙烯醚中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的建筑钢筋中性除锈泡花剂，其特征在于：所述螯合剂包括植酸钠和草酸钾中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的建筑钢筋中性除锈泡花剂，其特征在于：所述植物表面活性分散剂为皂角液。
5.根据权利要求1所述的建筑钢筋中性除锈泡花剂，其特征在于：所述还原剂为葡萄糖、甲基硼烷和维生素C的混合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的建筑钢筋中性除锈泡花剂，其特征在于：以总重量为100份计，包含以下重量份组分：十二烷基硫酸钠1-3份、月桂醇聚乙烯醚2-4份、皂角液 8-10份、植酸钠2-4份、草酸钾 4-8份、甲基硼烷2-4份、葡萄糖5-7份、维生素C 3-7份、PH调节植酸2-3份，其余为去离子水。
7.根据权利要求6所述的建筑钢筋中性除锈泡花剂，其特征在于：以总重量为100份计，包含以下重量份组分：十二烷基硫酸钠2份、月桂醇聚乙烯醚3份、皂角液9份、植酸钠3份、草酸钾 6份、甲基硼烷3份、葡萄糖6份、维生素C 5份，PH调节植酸2.5份，其余为去离子水。
8.一种权利要求6或7所述的建筑钢筋中性除锈泡花剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，准备原料，准备上述配方中的原料，制备皂角液，并准确称量其它的成分；
步骤2，混合条件设置：在不锈钢搅拌釜中加入部分的去离子水，之后利用间接蒸汽加热至45-55℃，开起贴壁式超声波，频率设置为25-30赫兹、搅拌棒转速为60-80转/分；
步骤3，第一次混合：在搅拌釜中每隔20-25分钟依次加入植酸钠、草酸钾、甲基硼烷、葡萄糖，搅拌釜继续运作45-55分钟；
步骤4，第二次混合：待第一次混合搅拌完毕后，将维生素C加入搅拌釜内，搅拌釜运作20-25分钟后加入十二烷基硫酸钠、月桂醇聚乙烯醚、皂角液及剩余的去离子水，搅拌至溶液混合均匀；
步骤5，PH值测定：对步骤4混合完成后的溶液进行PH值测定，通过添加试剂调节PH值处于6.5-7.5之间。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中皂角液制备时，通过将干燥的皂角粉碎，粒径控制在2-3mm之间，然后将1份皂角粉碎物配合9份去离子水在50-60℃下浸泡24小时，之后经粗过滤后，在50-60℃下搅拌50-60分钟，然后经过精过滤，再加入去离子水将溶液补至10份得到所述皂角液。
10.一种权利要求1-7任一项所述的建筑钢筋中性除锈泡花剂的应用，其特征在于：对锈蚀钢筋实施泡花剂喷淋，保证锈蚀钢筋各区域完全覆盖，泡花剂依附3-5分钟，采用清水进行清洗。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 236000 West Side of Dongxing Road, Yingdong District, Fuyang City, Anhui Province Applicant after: FUYANG LUXING HIGHWAY ENGINEERING TESTING Co.,Ltd. Applicant after: Anhui Luxing Construction Project Management Co.,Ltd. Applicant after: FUYANG WEIENKE SURFACE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 236000 West Side of Dongxing Road, Yingdong District, Fuyang City, Anhui Province Applicant before: FUYANG LUXING HIGHWAY ENGINEERING TESTING Co.,Ltd. Applicant before: FUYANG LUXING HIGHWAY ENGINEERING SUPERVISION Co.,Ltd. Applicant before: FUYANG WEIENKE SURFACE TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 236000 west of Dongxing Road, Yingdong District, Fuyang City, Anhui Province Applicant after: FUYANG LUXING HIGHWAY ENGINEERING TESTING Co.,Ltd. Applicant after: Anhui Luxing Construction Project Management Co.,Ltd. Applicant after: Anhui Wanao New Material Technology Co.,Ltd. Address before: 236000 west of Dongxing Road, Yingdong District, Fuyang City, Anhui Province Applicant before: FUYANG LUXING HIGHWAY ENGINEERING TESTING Co.,Ltd. Applicant before: Anhui Luxing Construction Project Management Co.,Ltd. Applicant before: FUYANG WEIENKE SURFACE TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190917 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |