有机复合型钢筋混凝土阻锈剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种有机复合型钢筋混凝土阻锈剂及其制备方法，它是将包括羧酸醇胺盐，与单氟磷酸钠、阴离子表面活性剂、水，按重量百分比羧酸醇胺盐30％～40％，单氟磷酸钠5％～10％、阴离子表面活性剂0.1％～0.5％，其余为水，百分之百重量混合均匀得到。本发明在混凝土中具有良好的扩散性能，能同时作用钢筋的阴极和阳极，与钢筋结合形成稳定的螯合环，具有优异的阻锈性能。另外，阻锈剂中的阴离子还会与混凝土中的钙离子结合形成沉淀，可堵塞混凝土内的毛细孔，提高混凝土的抗氯离子渗透性能。

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术，具体涉及一种钢筋混凝土阻锈剂 及其制备方法。

背景技术

钢筋锈蚀引起混凝土结构的过早破坏，已成为当今世界的重 大问题。造成钢筋锈蚀的主要原因是混凝土的碳化和氯离子侵蚀。 在高碱度条件下，钢筋表面会形成致密的氧化物膜，使钢筋表面 处于钝化状态而受到保护。但当钢筋混凝土在使用环境中受到 CO2侵蚀，使孔隙液中碱度降低到一定程度，或混凝土中钢筋表 面的氯盐浓度高于某一临界值时，钢筋表面的钝化膜就会破坏而 发生腐蚀。钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构物耐久性的首要因素。 防止钢筋锈蚀的技术措施有多种，在提高混凝土密实性的基础上， 掺用钢筋阻锈剂是最通常使用的方法，而且是最简单、经济和效 果好的技术措施。

无机亚硝酸盐阻锈剂是混凝土中研究最早的一种阻锈剂，该 阻锈剂能显著降低钢筋的活性及腐蚀速率，并已广泛应用于大量 钢筋混凝土结构的耐久性保护。但因其为典型的氧化型阻锈剂， 在保护钢筋的同时，亚硝酸盐自身不断被消耗，掺量不足时可能 会促进钢筋的腐蚀。另外，亚硝酸盐是有毒物质，在一些欧洲国 家已被禁止使用。而有机钢筋阻锈剂因其毒性低，环境友好而受 到人们的广泛关注。有机钢筋阻锈剂可以利用混凝土的多孔结构， 通过在混凝土孔隙间，以气液双相扩散到达钢筋表面，形成有效 的保护膜，从而阻止腐蚀产物及与腐蚀反应相关的物质在钢筋/ 混凝土界面的自由扩散，达到抑制腐蚀的效果。但现有的有机阻 锈剂大多是醇胺类物质与其它物质的简单混合、复配使用，这类 阻锈剂易挥发，稳定性较差，其在混凝土中的长期阻锈效果得不 到保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机复合型钢筋混凝土阻锈剂 及其制备方法，以弥补现有有机钢筋阻锈剂的缺陷。

本发明的方法的技术方案是：有机复合型钢筋混凝土阻锈剂 的制备方法，它是将包括羧酸醇胺盐，与单氟磷酸钠、阴离子表 面活性剂、消泡剂、水，按重量百分比羧酸醇胺盐30％～40％，单 氟磷酸钠5％～10％、阴离子表面活性剂0.1％～0.5％，消泡剂 0.01％～0.5％，其余为水，百分之百重量混合均匀得到；所述羧酸 醇胺盐的制备是将有机酸、醇胺与水按摩尔质量比： 1∶1.2～1.5∶6～15混合(优选比为摩尔质量比：1∶1.2～1.5∶7～13)，加 热至50～60℃，搅拌反应2～3小时后制备而成，所述有机酸为氨 基苯甲酸、对甲基苯甲酸、水杨酸、苯甲酸、葡萄糖酸中的一种 或几种；所述醇胺是乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基 乙醇胺、N-乙基乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、N-丁基乙醇胺和 N，N-二乙基丙醇胺中的一种或几种。

所述阴离子表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸 钠、月桂酰基肌氨酸钠中的一种或几种。

消泡剂采用聚醚消泡剂。

本发明的阻锈剂的技术方案是：复合型钢筋混凝土阻锈剂， 原料包括羧酸醇胺盐，单氟磷酸钠、阴离子表面活性剂、消泡剂、 水，原料重量百分比为：羧酸醇胺盐30％～40％，与单氟磷酸钠 5％～10％、阴离子表面活性剂0.1％～0.5％，消泡剂0.01％～0.5％， 其余为水，百分之百重量；所述羧酸醇胺盐的制备是将有机酸、 醇胺与水按摩尔质量比：1∶1.2～1.5∶6～15混合，加热至50～60℃， 搅拌反应2～3小时后制备而成，所述有机酸为氨基苯甲酸、对甲 基苯甲酸、水杨酸、苯甲酸、葡萄糖酸中的一种或几种；所述醇 胺是乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、N-乙基 乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、N-丁基乙醇胺和N，N-二乙基丙醇胺 中的一种或几种。

上述有机酸的使用可以是氨基苯甲酸、对甲基苯甲酸、水杨 酸、苯甲酸、葡萄糖酸中的一种，或两种的组合，或三种的组合。

上述醇胺的使用可以是乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N- 二甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、N，N-二乙基乙醇胺、N-丁基乙醇 胺和N，N-二乙基丙醇胺中的一种，或两种的组合，或三种的组合。

原料中还包括消泡剂，消泡剂重量百分含量是0.01％～0.5％。

所述消泡剂采用聚醚消泡剂。

所述阴离子表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸 钠、月桂酰基肌氨酸钠中的一种或几种。

本发明在混凝土中具有良好的扩散性能，能同时作用于钢筋 的阴极和阳极，与钢筋结合形成稳定的螯合环，具有优异的阻锈 性能。另外，阻锈剂中的阴离子还会与混凝土中的钙离子结合形 成沉淀，可堵塞混凝土内的毛细孔，提高混凝土的抗氯离子渗透 性能。更为关键的是本发明以羧酸醇胺盐的形式实现阻锈，它具 有水溶性好、不挥发的特点，能稳定存在于混凝土中，保证了阻 锈剂在混凝土中的有效浓度。

附图说明

图1为钢筋电极在含实施例1的硬化砂浆中的阳极极化电位 随时间的变化曲线。

图2为钢筋电极在含实施例2的硬化砂浆中的阳极极化电位 随时间的变化曲线。

图3为钢筋电极在含实施例3的硬化砂浆中的阳极极化电位 随时间的变化曲线。

图4为钢筋电极在含实施例4的硬化砂浆中的阳极极化电位 随时间的变化曲线。

图5为钢筋电极在含实施例5的硬化砂浆中的阳极极化电位 随时间的变化曲线。

图6为钢筋电极在含实施例6的硬化砂浆中的阳极极化电位 随时间的变化曲线。

图7为钢筋电极在含实施例7的硬化砂浆中的阳极极化电位 随时间的变化曲线。

图8为钢筋电极在含实施例8的硬化砂浆中的阳极极化电位 随时间的变化曲线。

具体实施方式

实施例1

称取乙醇胺180克，苯甲酸300克，水320克(摩尔质量比 是1.2∶1∶7.2)，加入玻璃容器中，加热至50℃，搅拌反应2个小 时，既得羧酸醇胺盐溶液.

称取500克羧酸醇胺盐溶液、65克单氟磷酸钠、4克十二烷 基苯磺酸钠和3克聚醚消泡剂溶于428克水中，搅拌均匀，既得 有机复合型钢筋混凝土阻锈剂1。

实施例2

称取N，N-二甲基乙醇胺230克，苯甲酸240克，水313克(摩 尔质量比是1.3∶1∶8.8)，加入玻璃容器中，加热至60℃，搅拌反 应2个小时，既得羧酸醇胺盐溶液。

称取500克羧酸醇胺盐溶液、60克单氟磷酸钠、3克十二烷 基苯磺酸钠和2克聚醚消泡剂溶于435克水中，搅拌均匀，既得 有机复合型钢筋混凝土阻锈剂2。

实施例3

称取N，N-二甲基乙醇胺220克，苯甲酸120克，水杨酸130 克，水320克(摩尔质量比是2.5∶1∶1∶18.1)，加入玻璃容器中， 加热至60℃，搅拌反应2.5个小时，既得羧酸醇胺盐溶液。

称取590克羧酸醇胺盐溶液、60克单氟磷酸钠、3克十二烷 基苯磺酸钠和2克消泡剂溶于345克水中，搅拌均匀，既得有机 复合型钢筋混凝土阻锈剂3。

实施例4

称取三乙醇胺194克，氨基苯甲酸140克，水223克(摩尔 质量比是1.3∶1∶12.4)，加入玻璃容器中，加热至50℃，搅拌反应 2个小时，既得羧酸醇胺盐溶液。

称取500克羧酸醇胺盐溶液、60克单氟磷酸钠、1克月桂酰 基肌氨酸钠和0.1克消泡剂溶于438.9克水中，搅拌均匀，既得 有机复合型钢筋混凝土阻锈剂4。

实施例5

称取乙醇胺116克，N，N-二乙基丙醇胺118克，氨基苯甲酸 275克，水339克(摩尔质量比是1.9∶0.9∶2∶18.8)，加入玻璃容器 中，加热至50℃，搅拌反应3个小时，既得羧酸醇胺盐溶液。

称取500克羧酸醇胺盐溶液、50克单氟磷酸钠、1克月桂酰 基肌氨酸钠和0.1克消泡剂溶于448.9克水中，搅拌均匀，既得 有机复合型钢筋混凝土阻锈剂5。

实施例6

称取N-丁基乙醇胺152克，N，N-二乙基丙醇胺144克，对甲 基苯甲酸272克，水379克(摩尔质量比是1.3∶1.1∶2∶21)，加入 玻璃容器中，加热至60℃，搅拌反应2.5个小时，既得羧酸醇胺 盐溶液。

称取500克羧酸醇胺盐溶液、55克单氟磷酸钠、1克月桂酰 基肌氨酸钠和0.1克消泡剂溶于443.9克水中，搅拌均匀，既得 有机复合型钢筋混凝土阻锈剂6。

实施例7

称取N-丁基乙醇胺152克，N，N-二乙基丙醇胺144克，对甲 基苯甲酸136克，苯甲酸122克，水369克(摩尔质量比是 1.3∶1.1∶1∶1∶20.5)，加入玻璃容器中，加热至60℃，搅拌反应2.5 个小时，既得羧酸醇胺盐溶液。

称取500克羧酸醇胺盐溶液、50克单氟磷酸钠、1克月桂酰 基肌氨酸钠和0.1克消泡剂溶于448.9克水中，搅拌均匀，既得 有机复合型钢筋混凝土阻锈剂7。

实施例8

称取三乙醇胺149克，N-乙基乙醇胺178克，葡萄糖酸196 克，氨基苯甲酸137克，水440克(摩尔质量比是1∶2∶1∶1∶24.4)， 加入玻璃容器中，加热至60℃，搅拌反应2.5个小时，既得羧酸 醇胺盐溶液。

称取650克羧酸醇胺盐溶液、50克单氟磷酸钠、3克十二烷 基磺酸钠和0.1克消泡剂溶于348.9克水中，搅拌均匀，既得有 机复合型钢筋混凝土阻锈剂8。

参照《钢筋混凝土阻锈剂》(JT/T 537-2004)中的硬化砂浆 阳极极化试验，砂浆配比为w_(水)∶w_(水泥)∶w_(砂)＝0.5∶1∶2.2，氯盐和各 阻锈剂掺量分别为水泥质量的2％和4％，实验结果如图1至8所 示。

掺入各种阻锈剂后，试件的极化曲线迅速上升，随后电位基 本保持不变，说明有机复合型阻锈剂能有效抑制氯盐对混凝土中 钢筋的腐蚀。