一种二氧化锰固态参比电极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二氧化锰固态参比电极及其制备方法，该二氧化锰固态参比电极包括保护管体、电极柱、密封层、锰丝以及导线，电极柱以及密封层依次设于保护管体内，电极柱的材料包括二氧化锰，密封层的材料包括树脂，锰丝穿设于电极柱，导线穿设于密封层，锰丝的一端从电极柱延伸到密封层并与密封层内的导线连接，导线的一端穿过密封层延伸到保护管体外。本发明专利技术的二氧化锰固态参比电极在混凝土强碱环境下使用稳定性好，寿命长，可以满足混凝土金属构筑物在阴极保护作用下终身检测其保护电位的要求，其制备工艺简单，可根据实际使用年限设计不同体积的参比电极，损耗掉的物质转化为二氧化锰，对环境污染小。

A Manganese Dioxide Solid State Reference Electrode and Its Preparation Method

The invention discloses a manganese dioxide solid reference electrode and a preparation method thereof. The manganese dioxide solid reference electrode comprises a protective tube body, an electrode column, a sealing layer, a manganese wire and a conductor. The electrode column and a sealing layer are arranged in the protective tube body in turn. The material of the electrode column includes manganese dioxide, the material of the sealing layer includes resin, the manganese wire is arranged through the electrode column, and the conductor is arranged through the sealing tube. One end of the manganese wire extends from the electrode column to the sealing layer and is connected with the wire in the sealing layer. One end of the wire extends through the sealing layer to the outer body of the protective tube. The solid-state manganese dioxide reference electrode of the invention has good stability and long service life under strong alkali environment of concrete, and can meet the requirement of lifelong detection of protection potential of concrete metal structures under cathodic protection. The preparation process is simple, and the reference electrode of different volumes can be designed according to the actual service life. The consumed material can be converted into manganese dioxide, so that the environmental pollution is small. \u3002

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化锰固态参比电极及其制备方法
本专利技术涉及混凝土阴极保护
，尤其涉及一种二氧化锰固态参比电极及其制备方法。
技术介绍
目前，海洋混凝土桩、高压输电线塔脚、水下桥墩以及人造岛礁、PCCP管等混凝土内部金属构筑物的腐蚀越来越引起人们的重视，阴极保护作为一种有效的腐蚀防护技术在混凝土方面也获得了广泛的推广。对于这些重要的混凝土设施，在施加阴极保护条件下还需要时刻监测其动电位情况，以衡量被保护对象是否得到有效保护，因此引入埋置式参比电极。目前，普通的参比电极无法在碱性较大的混凝土环境下正常使用，特别是长时间暴露在混凝土强碱环境下常规电极极易发生电位偏移，测试结果误差较大。在申请号为200710016441.0的中国专利中，公开了一种二氧化锰参比电极，其采用纤维混凝土作为半透膜材料和采用不锈钢筒作为结构材料，使参比电极的结构坚固。但是该专利的二氧化锰参比电极的制备方法复杂，此外，不锈钢导致测试显示的电位是被测混凝土中钢结构和不锈钢的混合电位，对结果的准确性产生干扰。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种二氧化锰固态参比电极及其制备方法，该二氧化锰固态参比电极可在混凝土强碱性环境下长时间使用。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种二氧化锰固态参比电极，包括保护管体、电极柱、密封层、锰丝以及导线，所述电极柱以及所述密封层依次设于所述保护管体内，所述电极柱的材料包括二氧化锰，所述密封层的材料包括树脂，所述锰丝穿设于所述电极柱，所述导线穿设于所述密封层，所述锰丝的一端从所述电极柱延伸到所述密封层并与所述密封层内的所述导线连接，所述导线的一端穿过所述密封层延伸到所述保护管体外。进一步地，所述电极柱的材料还包括乙二醇，其中乙二醇与二氧化锰的质量比为1:100～3:100。进一步地，所述电极柱由混合均匀的二氧化锰粉体与乙二醇压制形成。进一步地，所述保护管体为PVC管，所述导线为铜线，所述密封层的材料为环氧树脂。进一步地，所述电极柱的端面与所述保护管体的一侧开口齐平。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供一种二氧化锰固态参比电极的制备方法，包括：S1.将二氧化锰粉末放入设置有锰丝的压制模具内，压制形成穿设有锰丝的电极柱，并使得锰丝的一端延伸到电极柱的第一端面外；S2.将导线的一端与所述步骤S1中延伸到电极柱外的锰丝连接；S3.将所述步骤S2得到的电极柱与导线设置于保护管体内，并使导线的另一端延伸到保护管体外；S4.将未固化的树脂从保护管体的一端注入，以将电极柱的一端与导线封装于保护管体内，树脂固化后形成密封层。进一步地，所述步骤S1中，将二氧化锰粉末与乙二醇混合均匀后放入设置有锰丝的压制模具内，其中，乙二醇与二氧化锰的质量比为1:100～3:100。进一步地，所述步骤S1中，压制时对二氧化锰粉末施加10～15MPa的压力，以形成电极柱。进一步地，所述步骤S4之后，还包括步骤S5.使用金相砂纸打磨电极柱裸露的端面，然后用乙醇清洁，清洁后将参比电极置于NaOH溶液中活化一段时间。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的二氧化锰固态参比电极在混凝土强碱环境下使用稳定性好，寿命长，可以满足混凝土金属构筑物在阴极保护作用下终身检测其保护电位的要求；本专利技术的二氧化锰固态参比电极在深海高压环境下使用具有稳定性好、寿命长的优点；二氧化锰固态参比电极的制备工艺简单，可根据实际使用年限设计不同体积的参比电极，损耗掉的物质转化为二氧化锰，对环境污染小；本专利技术利用Mn/MnO2产生的半电极电位，既保证了电极的力学牢固性，又有排除了使用不锈钢筒时产生的干扰。附图说明图1为本专利技术的二氧化锰固体参比电极的一个优选实施例的示意图；图2为压制模具的一个优选实施例的示意图；图3为锰丝设置在压制模具内的示意图；图4为二氧化锰粉体放入压制模具的示意图；图5为T形销插入压制模具的示意图；图6为二氧化锰粉末被压制成型的示意图；图7为本专利技术的二氧化锰固体参比电极的一个优选实施例在强碱性环境下，相对于饱和甘汞电极的电位随时间的变化曲线；图中：1、保护管体；2、电极柱；3、密封层；4、锰丝；5、导线；6、压制模具；60、压制腔体；61、模具外壳；62、内部垫片；620、锰丝安装孔；63、T形销。具体实施方式下面，结合具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。在本专利技术的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本专利技术的具体保护范围。如图1所示，本专利技术提供一种二氧化锰固态参比电极，包括保护管体1、电极柱2、密封层3、锰丝4以及导线5，电极柱2以及密封层3依次设于保护管体1内，电极柱2的材料包括二氧化锰，密封层3的材料包括树脂，锰丝4穿设于电极柱2，导线5穿设于密封层3，锰丝4的一端从电极柱2延伸到密封层3并与密封层3内的导线5连接，导线5的一端穿过密封层3延伸到保护管体1外。电极柱2由二氧化锰粉末压制形成，其机械强度高；通过贯穿电极柱2的锰丝4实现电极柱2与导线5的电连接，同时导线5与锰丝4的连接处位于密封层3中，解决了现有技术中导线在混凝土中长期暴露导致导线连接处容易断路的问题，也解决了粉末压制的电极柱表面焊接导线容易脱落或焊点易腐蚀的问题；此外，本专利技术的参比电极的主要材料为锰和二氧化锰，无其他无机杂质混入，可以保证电极测试结果的准确性，电极使用过程中消耗极微量，可以满足长寿命使用要求。在一些实施例中，电极柱2的材料还包括乙二醇，电极柱2中乙二醇与二氧化锰的质量比为1:100～3:100。乙二醇在电极柱2压制过程中，可以起到黏合作用，同时也有利于电极柱2的脱模。在一些实施例中，保护管体1为PVC管，密封层3的材料为环氧树脂。当然，本领域的技术人员根据实际需求，还可以选择其他的高分子材料制备的保护管体1以及其他用于封装的树脂制备密封层3。在一些实施例中，导线5为细铜丝，锰丝4为分析纯锰丝。在一些实施例中，电极柱2的端面与保护管体1的一侧开口齐平，密封层3的端面与保护管体1的另一侧开口齐平。电极柱2处于保护管体1的开口处的端面为工作面。本专利技术的电极柱2由图2所示的压制模具6制备。压制模具6包括模具外壳61、内部垫片62以及T形销63，模具外壳61形成一压制腔体60，内部垫片62设于压制腔体60的底面，内部垫片62的中部具有锰丝安装孔620，T形销63的一端适于插入压制腔体60，当T形销63受到压力时，T形销63的一端挤压压制腔体60内的粉体。将二氧化锰粉体放入压制腔体60之前，先在内部垫片62的锰丝安装孔620内设置锰丝4，且锰丝4延伸到锰丝安装孔620外，如图3所示；然后将二氧化锰粉末倒入压制腔体60内，使得二氧化锰粉末将延伸到锰丝安装孔620外的锰丝包围，如图4所示；然后将T形销63的一端插本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化锰固态参比电极，其特征在于，包括保护管体、电极柱、密封层、锰丝以及导线，所述电极柱以及所述密封层依次设于所述保护管体内，所述电极柱的材料包括二氧化锰，所述密封层的材料包括树脂，所述锰丝穿设于所述电极柱，所述导线穿设于所述密封层，所述锰丝的一端从所述电极柱延伸到所述密封层并与所述密封层内的所述导线连接，所述导线的一端穿过所述密封层延伸到所述保护管体外。

【技术特征摘要】
1.一种二氧化锰固态参比电极，其特征在于，包括保护管体、电极柱、密封层、锰丝以及导线，所述电极柱以及所述密封层依次设于所述保护管体内，所述电极柱的材料包括二氧化锰，所述密封层的材料包括树脂，所述锰丝穿设于所述电极柱，所述导线穿设于所述密封层，所述锰丝的一端从所述电极柱延伸到所述密封层并与所述密封层内的所述导线连接，所述导线的一端穿过所述密封层延伸到所述保护管体外。2.根据权利要求1所述的二氧化锰固态参比电极，其特征在于，所述电极柱的材料还包括乙二醇，其中乙二醇与二氧化锰的质量比为1:100～3:100。3.根据权利要求2所述的二氧化锰固态参比电极，其特征在于，所述电极柱由混合均匀的二氧化锰粉体与乙二醇压制形成。4.根据权利要求1-3任一所述的二氧化锰固态参比电极，其特征在于，所述保护管体为PVC管，所述导线为铜线，所述密封层的材料为环氧树脂。5.根据权利要求1-3任一所述的二氧化锰固态参比电极，其特征在于，所述电极柱的端面与所述保护管体的一侧开口齐平。6.一种二氧化锰固态参比电极的制备方法，其特征在于，包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪江伟，
申请(专利权)人：浙江钰烯腐蚀控制股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33