一种有机无机复合插层水滑石基阻锈剂及制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种有机无机复合插层水滑石基阻锈剂及制备方法及应用。包括水滑石类化合物、维生素C阴离子、亚硝酸根，维生素C阴离子和亚硝酸根分别替换水滑石类化合物的层间阴离子，维生素阴离子为失去氢离子的维生素。制备过程为先将水滑石进行焙烧，然后分别与亚硝酸根、维生素C进行离子交换反应。得到有机无机复合插层水滑石基阻锈剂。本发明专利技术的阻锈剂具有较好的抗氯离子侵蚀的作用，同时具有抗锈时间长的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种有机无机复合插层水滑石基阻锈剂及制备方法及应用
本专利技术属于混凝土阻锈剂
，具体涉及一种有机无机复合插层水滑石基阻锈剂及制备方法及应用。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。钢筋混凝土结构由于具备经济性，强度高，易获取等优势，已经广泛运用于全球各类工程中。然而，来自环境中各类因素的侵害，使得耐久性问题一直是阻碍钢筋混凝土技术进一步发展应用的主要因素。其中，氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀是致混凝土结构失效的首要原因。特别是还滨海地区或西部盐渍土地区，由钢筋混凝土腐蚀而造成了工程结构过早损伤失效频有发生，给国民经济和人民生命财产造成了巨大的损伤。因此，开发高效环保的腐蚀防护体系成为确保严酷腐蚀环境下混凝土结构础设施长久运营的关键。在混凝土中添加钢筋阻锈剂已被证明是一种有效延缓钢筋锈蚀的措施，目前在工程中也已得到一定程度的应用。目前广泛使用的阻锈剂可分为无机阻锈剂和有机阻锈剂，无机阻锈剂包括亚硝酸盐、磷酸盐、钼酸盐，其中以亚硝酸盐类应用最为广泛，阻锈效果优异，然而只有浓度足够高的时才能发挥阻锈效果，否则反而加速钢筋的腐蚀，另外由于亚硝酸盐具有较强的致癌性，对环境和人类健康都有极大的危害，不符合现代社会的环保要求。有机阻锈剂通常是含有N、O、S等杂原子的有机化合物，主要利用毛细作用，以液态和气态形式扩散至混凝土内部，在钢筋表面吸附成膜达到阻锈作用。然而，在实际使用时，有机阻锈剂的扩散迁移受混凝土密实性影响较大，对于比较密实的混凝土结构难以通过扩散到达在钢筋表面并形成足够的保护浓度。另外，传统的有机阻锈剂只对钢筋起作用，对氯离子的扩散并未形成有效抑制，氯离子仍然能够通过混凝土扩散至钢筋表面造成点蚀，大大降低了阻锈剂的防护效率。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种有机无机复合插层水滑石基阻锈剂及制备方法及应用。为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：第一方面，一种有机无机复合插层水滑石基阻锈剂，包括水滑石类化合物、维生素C阴离子、亚硝酸根，维生素C阴离子和亚硝酸根(NO2-)分别替换水滑石类化合物的层间阴离子，维生素C阴离子为失去氢离子(H+)的维生素C。维生素C和亚硝酸根存在于水滑石的层间结构之间，利用LDHs的离子空腔对阻锈剂的包覆作用和可控释放，可有效提高阻锈基团在钢筋锈蚀区域吸附成膜致密性，阻锈剂在钢筋表面的吸附速度随着阻锈剂的浓度升高而加快，比较快速的吸附容易导致吸附膜中缺陷的增大、致密性的变差。通过LDHs空腔对阻锈剂的包覆作用和可控释放，可有效调控溶液中阻锈剂成分的浓度，调节其在钢筋表面的吸附速率，提高成膜致密性。大幅提升阻锈效率和防护时效。维生素C为有机阻锈剂，亚硝酸根为无机阻锈剂。两种阻锈剂共同作用，提高钢筋的抗氯离子侵蚀的作用。第二方面，一种有机无机复合插层水滑石基阻锈剂的制备方法，所述方法为将水滑石进行焙烧处理得到焙烧水滑石，然后将焙烧水滑石和亚硝酸盐进行离子交换反应得到接枝亚硝酸根的水滑石，将接枝亚硝酸根的水滑石与维生素C通过离子交换反应得到复合插层水滑石阻锈剂。本专利技术中通过将水滑石(LDHs)与有机和无机阻锈组分进行接枝，实现对LDHs超分子体的功能改性，其中有机阻锈组分为维生素C，无机阻锈组分为亚硝酸根。氯离子和阻锈基团在LDHs超分子层的识别和交换就是LDHs超分子层间的阴离子交换作用。实现氯离子固化和钢筋靶向阻锈的双重作用。第三方面，上述有机无机复合插层水滑石基阻锈剂在混凝土钢筋的防腐蚀领域中的应用。第四方面，上述有机无机复合插层水滑石基阻锈剂在混凝土钢筋防腐蚀中的应用方法为：将有机无机复合插层水滑石基阻锈剂按胶凝材料质量的0.5～5％内掺于混凝土中。本专利技术的有益效果：与现有技术相比，本专利技术提出的有机-无机复合插层水滑石阻锈剂，充分发挥复合插层组分的协同效应，在发挥水滑石阻锈剂靶向阻锈特点的同时，兼具亚硝酸盐的见效快和维生素C腐蚀防护长效性佳且绿色环保的优势，此外还能减少亚硝酸盐掺量，降低环境污染。具体：(1)性能优：本专利技术制备的阻锈剂能有效固化混凝土环境中的氯离子，并充分发挥亚硝酸盐早期性能优和维生素C的长效防腐及绿色环保的优势，在初期和长期都能提供高效缓蚀作用。(2)成本低：所选水滑石和亚硝酸钠合成原料来源广泛、成本低廉，已实现大规模商用，维生素C广泛存在于多种植物中且易于提取。(3)环境污染小：水滑石对阻锈剂的靶向控释作用，能有效减少阻锈剂的流失；通过亚硝酸盐和绿色生物阻锈剂维生素C的复合插层，在维持理想缓蚀效果的同时，减少亚硝酸盐掺量，降低环境污染。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为阻锈剂的合成路线；图2为实施例1的扫描电镜图片和能谱面扫描分析图片，其中a,d为镁铝碳酸根型水滑石扫描电极图片，b,e为焙烧后的水滑石扫描电镜图片，c,f为插层维生素C后的水滑石扫描电镜图片，g为插层维生素C后的水滑石能谱面扫描分析图片；图3为实施例1的透射电镜图片，其中，a、b、c分别为水滑石、焙烧水滑石和插层维生素C的水滑石；图4为实施例1的热分析曲线，a、b分别为水滑石、插层维生素C的水滑石。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。第一方面，一种有机无机复合插层水滑石基阻锈剂，包括水滑石类化合物、维生素C阴离子、亚硝酸根，维生素C阴离子和亚硝酸根(NO2-)分别替换水滑石类化合物的层间阴离子，维生素C阴离子为失去氢离子(H+)的维生素C。如
技术介绍
中提到的传统阻锈剂应用时易化学降解且不能抑制氯离子扩散，进而导致防护时效较短的技术瓶颈问题，本专利技术通过将有机-无机阻锈剂复合插层与水滑石中制备一种新型的阻锈剂，从根本上提高对混凝土中钢筋的腐蚀防护效率和保护时效。在本专利技术的一些实施方式中，水滑石为Mg-Al、Zn-Al、Ni-Al、Co-Al、Mn-Al、Co-Cr，阴离子为CO32-；优选为Mg-Al水滑石。水滑石类化合物(LayeredDoubleHydroxides，LDHs)将功能性分子的组装由线性对接引入点面结合的立体维度，是超分子受体系列中的新一代旗舰材料。本专利技术中的水滑石具有稳定的层间结构，通过离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机无机复合插层水滑石基阻锈剂，其特征在于：包括水滑石类化合物、维生素C阴离子、亚硝酸根，维生素C阴离子和亚硝酸根分别替换水滑石类化合物的层间阴离子，维生素C阴离子为失去氢离子的维生素C。/n

【技术特征摘要】
1.一种有机无机复合插层水滑石基阻锈剂，其特征在于：包括水滑石类化合物、维生素C阴离子、亚硝酸根，维生素C阴离子和亚硝酸根分别替换水滑石类化合物的层间阴离子，维生素C阴离子为失去氢离子的维生素C。


2.如权利要求1所述的有机无机复合插层水滑石基阻锈剂，其特征在于：水滑石为Mg-Al、Zn-Al、Ni-Al、Co-Al、Mn-Al、Co-Cr，阴离子为CO32-；优选为Mg-Al水滑石。


3.如权利要求1-2任一所述的有机无机复合插层水滑石基阻锈剂的制备方法，其特征在于：所述方法为将水滑石进行焙烧处理得到焙烧水滑石，然后将焙烧水滑石和亚硝酸盐进行离子交换反应得到接枝亚硝酸根的水滑石，将接枝亚硝酸根的水滑石与维生素C通过离子交换反应得到复合插层水滑石阻锈剂。


4.如权利要求3所述的有机无机复合插层水滑石基阻锈剂的制备方法，其特征在于：焙烧的温度为450-550℃，焙烧时间为2-5h；优选为500℃；
或，亚硝酸盐为NaNO2、KNO2、Ca(NO2)2。


5.如权利要求3所述的有机无机复合插层水滑石基阻锈剂的制备方法，其特征在于：焙烧水滑石和亚硝酸盐进行离子交换反应的过程为：室温的惰性氛围下，焙烧水滑石和亚硝酸盐与水混合，进行抽滤，洗涤滤饼，烘干得到接枝亚硝酸根的水滑石；
优选的，焙烧水滑石和亚硝酸盐与水混合反应的时间为10-15h；优选为12-13h；
优选的，洗涤利用去离子水和无水乙醇；
优选的，烘干的温度为60-70℃，烘干时间为10-15h...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊传胜，金祖权，于泳，张小影，王鹏刚，李宁，李哲，徐翔波，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37