一种插层阻锈剂的钙铝型水滑石及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于建筑材料防腐技术领域，具体涉及一种插层阻锈剂的钙铝型水滑石及其制备方法和应用。本发明专利技术将硝酸钙和硝酸铝的混合水溶液滴加至碱金属硝酸盐水溶液中，在碱性条件下进行共沉淀反应，得到共沉淀反应液；将所述共沉淀反应液依次进行低温陈化处理和高温陈化处理，得到硝酸根插层的钙铝型水滑石；将有机阻锈剂和无机强碱溶液混合进行去质子化处理，得到有机阻锈剂阴离子溶液；将所述硝酸根插层的钙铝型水滑石和所述有机阻锈剂阴离子溶液混合，进行阴离子交换，得到插层阻锈剂的钙铝型水滑石。本发明专利技术制备得到的插层阻锈剂的钙铝型水滑石中阻锈剂的负载量高，应用于钢筋混凝土结构中具有优异的防锈蚀功效。土结构中具有优异的防锈蚀功效。土结构中具有优异的防锈蚀功效。

【技术实现步骤摘要】
一种插层阻锈剂的钙铝型水滑石及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于建筑材料防腐
，具体涉及一种插层阻锈剂的钙铝型水滑石及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]我国拥有丰富的海洋资源，自古以来就是海洋大国。但在海洋建设的过程中，解决桥梁、船舰、海洋资源开发平台等海洋钢筋混凝土腐蚀的问题一直是重中之重。造成钢筋混凝土腐蚀的元凶是游离态的氯离子(占海水中腐蚀性阴离子总量的88％)，氯离子渗透和扩散引发的钢筋锈蚀是导致混凝土工程结构材料劣化和结构性能退化的症结所在。钢筋阻锈剂以其简捷、经济和高效的突出优势，已成为研究和应用的热点。但是传统阻锈剂存在功能单一、污染环境、稳定性和适应性不足等问题，已无法满足重大基础设施日益复杂的服役环境和高耐久性要求。
[0003]水滑石材料又称层状双金属氢氧化物(LDHs)，具有很强的离子交换性能，广泛应用于钢筋混凝土防腐领域。LDHs可以通过物理和化学作用，结合其离子交换性能，改善混土的密实度和力学性能，同时提高混凝土抗氯离子侵蚀的能力。与直接添加阻锈剂相比，插层阻锈剂的水滑石能够按需释放阻锈剂的同时对氯离子进行固化，已成为提升钢筋混凝土耐久性的前沿热点。
[0004]但是，目前插层阻锈剂的LDHs中阻锈剂负载量的较低(负载量≤25％)，成为了限制LDHs/阻锈缓释技术进一步发展和规模化应用的瓶颈。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种插层阻锈剂的钙铝型水滑石及其制备方法和应用，本专利技术提供的插层阻锈剂的钙铝型水滑石中阻锈剂的负载量高，应用于钢筋混凝土结构中具有优异的防锈蚀功效，且能够提高水泥的抗压强度性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种插层阻锈剂的钙铝型水滑石的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将硝酸钙和硝酸铝的混合水溶液滴加至碱金属硝酸盐水溶液中，在碱性条件下进行共沉淀反应，得到共沉淀反应液；
[0009]将所述共沉淀反应液依次进行低温陈化处理和高温陈化处理，得到硝酸根插层的钙铝型水滑石；
[0010]将有机阻锈剂和无机强碱溶液混合进行有机阻锈剂去质子化处理，得到有机阻锈剂阴离子溶液；
[0011]将所述硝酸根插层的钙铝型水滑石和所述有机阻锈剂阴离子溶液混合，进行阴离子交换，得到插层阻锈剂的钙铝型水滑石。
[0012]优选的，所述有机阻锈剂包括2
‑
甲氧基
‑4‑
(2
‑
丙烯基)苯酚和/或3
‑
氰基
‑2‑
羟基
‑
N,N,N
‑
三甲基
‑1‑
丙铵氯化物。
[0013]优选的，所述硝酸钙和硝酸铝的混合水溶液中，钙离子的摩尔浓度为0.66～0.71mol/L；钙离子和铝离子的摩尔比为(2～2.5):1。
[0014]优选的，所述碱金属硝酸盐水溶液中，硝酸根离子的摩尔浓度为2.28～2.33mol/L；所述硝酸钙和硝酸铝的混合水溶液和所述碱金属硝酸盐水溶液的体积之比为1:(2～2.5)。
[0015]优选的，所述共沉淀反应的pH值为9.5～12.5。
[0016]优选的，所述低温陈化处理的温度为50～70℃，所述低温陈化的保温时间为22～26h；所述高温陈化的温度为100～115℃，所述高温陈化的保温时间为46～50h。
[0017]优选的，所述共沉淀反应时，还包括：向所述碱金属硝酸盐水溶液中连续通入保护气体，所述保护气体为氮气。
[0018]优选的，所述有机阻锈剂和所述硝酸根插层的钙铝型水滑石的质量比为(3.5～5.5):(1～2)。
[0019]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的插层阻锈剂的钙铝型水滑石，所述插层阻锈剂的钙铝型水滑石中，所述阻锈剂阴离子的质量占所述钙铝型水滑石的质量百分含量为70～80wt％。
[0020]本专利技术提供了上述技术方案所述的插层阻锈剂的钙铝型水滑石在钢筋混凝土结构防锈中的应用。
[0021]本专利技术提供了一种插层阻锈剂的钙铝型水滑石的制备方法，包括以下步骤：将硝酸钙和硝酸铝的混合水溶液滴加至碱金属硝酸盐水溶液中，在碱性条件下进行共沉淀反应，得到共沉淀反应液；将所述共沉淀反应液依次进行低温陈化处理和高温陈化处理，得到硝酸根插层的钙铝型水滑石；将有机阻锈剂和无机强碱溶液混合进行有机阻锈剂去质子化处理，得到有机阻锈剂阴离子溶液；将所述硝酸根插层的钙铝型水滑石和所述有机阻锈剂阴离子溶液混合，进行阴离子交换，得到插层阻锈剂的钙铝型水滑石。本专利技术提供的制备方法将共沉淀法和离子交换法相结合，采用共沉淀法依次通过滴加和低温、高温陈化处理制备得到高品质结构完整的硝酸根插层的钙铝型水滑石后，然后将有机阻锈剂去质子化后与硝酸根插层的钙铝型水滑石进行阴离子交换，制备得到的插层阻锈剂的钙铝型水滑石中阻锈剂的负载量高，应用于钢筋混凝土结构中具有优异的防锈蚀功效。同时，本专利技术提供的制备方法采用钙铝型水滑石负载阻锈剂，有效解决了Mg
‑
Al水滑石体系可能对水泥基材料带来体积结构不稳定的不利影响，从而能够提高水泥的抗压强度性能。
附图说明
[0022]图1为空白对照组制备的钢筋混凝土试块阻抗谱图；
[0023]图2为添加对比例1产物制备的钢筋混凝土试块阻抗谱图；
[0024]图3为添加实施例1产物制备的钢筋混凝土试块阻抗谱图；
[0025]图4为添加实施例2产物制备的钢筋混凝土试块阻抗谱图；
[0026]图5为添加实施例3产物制备的钢筋混凝土试块阻抗谱图；
[0027]图6为添加实施例2和实施例4产物的制备的钢筋混凝土试块的紫外分光吸光度图。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供了一种插层阻锈剂的钙铝型水滑石的制备方法，包括以下步骤：
[0029]将硝酸钙和硝酸铝的混合水溶液滴加至碱金属硝酸盐水溶液中，在碱性条件下进行共沉淀反应，得到共沉淀反应液；
[0030]将所述共沉淀反应液依次进行低温陈化处理和高温陈化处理，得到硝酸根插层的钙铝型水滑石；
[0031]将有机阻锈剂和无机强碱溶液混合进行有机阻锈剂去质子化处理，得到有机阻锈剂阴离子溶液；
[0032]将所述硝酸根插层的钙铝型水滑石和所述有机阻锈剂阴离子溶液混合，进行阴离子交换，得到插层阻锈剂的钙铝型水滑石。
[0033]在本专利技术中，若无特殊说明，所有制备原料/组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。
[0034]本专利技术将硝酸钙和硝酸铝的混合水溶液滴加至碱金属硝酸盐水溶液中，在碱性条件下进行共沉淀反应，得到共沉淀反应液。
[0035]在本专利技术中，所述硝酸钙和硝酸铝的混合水溶液中，钙离子和铝离子的摩尔比优选为(2～2.5):1，更优选为(2.1～2.4):1。
[0036]在本专利技术中，所述硝酸钙和硝酸铝的混合水溶液中，钙离子的摩尔浓度优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种插层阻锈剂的钙铝型水滑石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将硝酸钙和硝酸铝的混合水溶液滴加至碱金属硝酸盐水溶液中，在碱性条件下进行共沉淀反应，得到共沉淀反应液；将所述共沉淀反应液依次进行低温陈化处理和高温陈化处理，得到硝酸根插层的钙铝型水滑石；将有机阻锈剂和无机强碱溶液混合进行有机阻锈剂去质子化处理，得到有机阻锈剂阴离子溶液；将所述硝酸根插层的钙铝型水滑石和所述有机阻锈剂阴离子溶液混合，进行阴离子交换，得到插层阻锈剂的钙铝型水滑石。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机阻锈剂包括2
‑
甲氧基
‑4‑
(2
‑
丙烯基)苯酚和/或3
‑
氰基
‑2‑
羟基
‑
N,N,N
‑
三甲基
‑1‑
丙铵氯化物。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸钙和硝酸铝的混合水溶液中，钙离子的摩尔浓度为0.66～0.71mol/L；钙离子和铝离子的摩尔比为(2～2.5):1。4.根据权利要求1或3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭，李绍纯，刘昂，耿永娟，胡孟君，刘治鋆，姜嘉琳，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：