一种疏水阻锈材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种疏水阻锈材料及其制备方法。本发明专利技术所述疏水阻锈材料由以下组分按质量百分比组成：醇胺盐20%～35%，有机硅0.5%~10%，纳米材料分散液5%~30%，乳化剂1%~5%，余量为水；所述醇胺盐为有机酸、醇胺及水按比例搅拌反应制得的醇胺盐水溶液。本发明专利技术提供的一种以醇胺盐为主的疏水阻锈材料其制备方法，同时实现混凝土疏水与阻锈双重作用，多功能化保护钢筋。钢筋。

【技术实现步骤摘要】
一种疏水阻锈材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀防护
，特别涉及一种疏水阻锈材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]钢筋腐蚀是影响混凝土结构耐久性的关键因素之一，钢筋锈蚀中的锈蚀产物会导致混凝土膨胀进而开裂，以及导致钢筋与混凝土之间的粘结力下降，最终会降低混凝土的使用寿命。所以，对于混凝土中钢筋的保护非常关键，目前常用的钢筋保护措施有混凝土涂层、环氧钢筋、高性能混凝土、特种钢筋、钢筋阻锈剂、电化学除氯以及阴极保护等。其中，钢筋阻锈剂是相对便宜、简单、有效的方法之一。而钢筋阻锈剂分为无机阻锈剂以及有机阻锈剂。早期，无机阻锈剂中亚硝酸盐使用最为广泛，但是其具有致癌作用，许多国家已经禁止使用。
[0003]有机阻锈剂越来越受关注，而醇胺类物质由于其结构中的杂原子可与金属形成稳定的共价键，进而强吸附于钢筋表面，抑制钢筋的腐蚀，增强钢筋的耐蚀性能。醇胺类物质既可通过液相扩散又可通过气相进行传递，减少混凝土毛细管吸附作用吸附于钢筋表面，保护钢筋。
[0004]专利CN102432220B一种有机复合型钢筋混凝土阻锈剂及其制备方法，公开了一种以羧酸醇胺盐与单氟磷酸钠、阴离子表面活性剂、水混合均匀而得的混凝土阻锈剂。此专利技术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整合环，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，提高混凝士的抗氯离子渗透性能。但该方法中单氟磷酸钠影响混凝土凝结时间，缓凝严重，影响混凝土的抗压强度，使用范围有限。
[0005]专利CN105461349B一种用于钢纤维混凝土表层的阻锈强化剂及其制备方法，公开了一种阻锈组分与疏水组分共同作用的阻锈强化剂，此专利技术可提高混凝土表层抗介质渗透能力，极大地延缓水分、氯离子等易引起钢纤维、钢筋锈蚀的介质向混凝土内迁移，通过在混凝土结构表面的处理实现混凝土由表及里钢纤维与钢筋的长效阻锈防护。但是，此阻锈强化剂适用于钢纤维混凝土结构表面，使用范围有限且涂覆施工，施工不便。
[0006]专利CN101269932A防水型阻锈剂及其制备方法，公开了一种以改性有机硅与氨基醇为基础制备的防水型阻锈剂，具有防水与阻锈的功能，但是，氨基醇容易挥发，掺入混凝土中阻锈效果不稳定，阻锈能力有限。
[0007]专利EP2310465B1公开了一种具有改进拒水性的以烷基烷氧基硅氧烷为基础的用于建筑物保护应用的组合物，以硅烷低聚物为基础，实现基材的拒水性，但是此专利技术的组合物为涂刷或喷涂在混凝土表面，渗透性差且施工不便。

技术实现思路

[0008]针对现有阻锈剂制备复杂、阻锈效果较差且适用范围窄以及掺入混凝土中增大氯
离子扩散系数以及降低抗压强度的问题，本专利技术提供一种以醇胺盐为主的疏水阻锈材料其制备方法，同时实现混凝土疏水与阻锈双重作用，多功能化保护钢筋。
[0009]本专利技术提供了一种疏水阻锈材料，由以下组分按质量百分比组成：
[0010][0011]上述各组分质量百分比之和为100％；
[0012]所述醇胺盐为有机酸、醇胺及水按摩尔比1:1～2:3～10搅拌制得的醇胺盐水溶液；
[0013]所述有机酸选自柠檬酸、苹果酸、酒石酸、抗坏血酸、乳酸、苯甲酸、水杨酸、咖啡酸、邻氨基苯甲酸、间氨基苯甲酸、对氨基苯甲酸、碳原子数为1
‑
20的脂肪酸中任意一种以上的混合。所述有机酸中如碳原子数为1
‑
20的脂肪酸，通过调节碳原子个数，调控分子结构，从而调控分子的亲水与疏水性能，此外，在分子式中增加杂原子以及苯环结构；如苯甲酸以及氨基苯甲酸，使分子中含有孤对电子以及π键，优化分子与金属原子的吸附性能，从而增强分子的阻锈性能。
[0014]所述醇胺选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N,N
‑
二甲基乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、一乙醇二异丙醇胺、N,N
‑
二乙基乙醇胺、N,N
‑
二乙基丙醇胺、N
‑
甲基二乙醇胺中任意一种以上的混合。
[0015]所述有机硅选自3
‑
氨基丙基三甲氧基硅烷、3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷、N
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、3
‑
[(2,3)
‑
环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷中任意一种以上混合。本专利技术中的有机硅物质可与水化产物以及硅氧键结合具有疏水作用，如十二烷基三乙氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷一端含有长链基团具有疏水性能，另外一端含有硅氧基团可在基材成膜，其与水脱醇形成树脂且羟基与混凝土材料具有良好的交联能力，可与基材接连形成憎水层，改变混凝土表面的特性，使其具有良好的疏水性能。
[0016]所述纳米材料分散液为纳米材料的水溶液，其浓度范围以质量分数计为5％
‑
30％；纳米材料分散液选自纳米二氧化钛分散液、纳米二氧化硅分散液、纳米碳酸钙分散液、纳米氧化铝分散液、纳米氧化镁分散液、纳米氧化锌分散液中任意一种以上混合，其中纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米氧化铝、纳米氧化镁及纳米氧化锌为所述纳米材料，本专利技术中的纳米材料优选的纳米颗粒粒径在5
‑
300nm，此粒径下的纳米颗粒具有良好的稳定性，具有较大的比表面积，强的化学结合吸附性，带电荷的羟基，高表面活性，可增加混凝土的强度以及耐磨性，此外，还具有优良的渗透性能。
[0017]所述乳化剂选自吐温20，吐温80，司盘40，司盘60中任意一种以上的混合。本专利技术通过调节吐温20、吐温80、司盘40、司盘60各个配比调控HLB值，其中HLB值越低亲油性越强；HLB值越高，亲水性越强。通过乳化剂裹住分散相小滴防止聚结，使乳液更加稳定。
[0018]本专利技术所述一种疏水阻锈材料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0019](1)在反应器中依次加入有机酸、醇胺及水，并搅拌反应制得醇胺盐水溶液；
[0020]所述反应条件为：反应温度为40～70℃，反应时间为2～6h，反应气氛为氮气；
[0021]本专利技术通过醇胺与有机酸在加热条件下反应制得醇胺盐，避免醇胺直接内掺入混凝土中因挥发而失效，增强其在混凝土中的稳定性，此外，醇胺类含有N原子，增强分子的阻锈性能。
[0022](2)在反应器中依次加入步骤(1)制得的醇胺盐水溶液、纳米材料分散液、有机硅以及水搅拌混合后反应；
[0023]所述反应条件为：反应温度为30～60℃，搅拌速度500～2000r/min，反应时间为2～4h；
[0024](3)在步骤(2)的混合物中加入乳化剂搅拌1h～6h，得到本专利技术所述疏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种疏水阻锈材料，其特征在于，由以下组分按质量百分比组成：余量为水，上述各组分质量百分比之和为100％；所述醇胺盐为有机酸、醇胺及水按摩尔比1:1～2:3～10搅拌制得的醇胺盐水溶液。2.根据权利要求1所述的一种疏水阻锈材料，其特征在于，所述有机酸选自柠檬酸、苹果酸、酒石酸、抗坏血酸、乳酸、苯甲酸、水杨酸、咖啡酸、邻氨基苯甲酸、间氨基苯甲酸、对氨基苯甲酸、碳原子数为1
‑
20的脂肪酸中任意一种以上的混合。3.根据权利要求1所述的一种疏水阻锈材料，其特征在于，所述醇胺选自一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N,N
‑
二甲基乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、一乙醇二异丙醇胺、N,N
‑
二乙基乙醇胺、N,N
‑
二乙基丙醇胺、N
‑
甲基二乙醇胺中任意一种以上的混合。4.根据权利要求1所述的一种疏水阻锈材料，其特征在于，所述有机硅选自3
‑
氨基丙基三甲氧基硅烷、3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷、N
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷、3
‑
[(2,3)
‑
环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷中任意一种以上混合。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：马麒，蔡景顺，穆松，周霄骋，谢德擎，刘凯，刘建忠，洪锦祥，周华新，
申请(专利权)人：江苏丰彩建材集团有限公司，
类型：发明
国别省市：