一种钢筋锈转化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钢筋锈转化剂及其制备方法。本发明专利技术所述钢筋锈转化剂由阻锈组分、疏水组分、锈转化组分、渗透稳定组分、溶剂组分混合而成；本发明专利技术采用阻锈组分协同锈转化组分对钢筋表面锈蚀产物溶解、转化的同时阻锈分子强吸附在钢筋表面，硅烷疏水组分在锈转化层表面形成疏水膜，有效修复既有结构钢筋锈蚀问题、降低钢筋锈蚀速率，实现对钢筋的长效保护，实现提升和保障钢筋混凝土结构耐久性。现提升和保障钢筋混凝土结构耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种钢筋锈转化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于钢筋锈蚀修复
，具体涉及一种疏水阻锈功能的钢筋锈转化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]既有结构钢筋服役面临海洋、碳化、湿热、盐渍土等诸多环境的影响，钢筋容易脱钝发生锈蚀，锈蚀产物累积引发混凝土锈胀开裂，严重威胁钢筋混凝土结构的服役安全。一般来讲，对于已经发生严重锈蚀或钢筋混凝土锈胀开裂的结构，需要将钢筋表面松散的混凝土凿除后重新涂覆砂浆进行修复，然而钢筋表面的锈蚀产物由于其疏松、包含侵蚀性物质且不易清除等特性，严重影响新涂覆砂浆的修复效果，锈蚀容易继续发展，引发二次锈胀开裂。
[0003]基于既有结构修复与防护的迫切需求，已有美国专利US005653917A开发了一种钢筋混凝土表面除锈技术，其主要组分为柠檬酸、柠檬酸氢，单纯的除锈技术使钢筋表面出现一定的酸化，不利于钢筋的再钝化；所以有必要开发一种钢筋锈蚀产物转化剂，以在钢筋表面涂覆砂浆之前对钢筋表面锈蚀产物进行处理，通过便捷、快速的施工，达到对钢筋长期阻锈的效果。目前已有的专利技术一般面向钢铁涂装领域，专利CN105885568A将氧化铁、二氧化锰、六亚甲基四胺、甘油加入以制备底漆，涂覆或喷射到船舶锈蚀表面，直接将锈层转化成一个惰性、坚硬的保护膜；专利CN105802361A以没食子酸、单宁酸、改性磷酸锌为主要功能组分制成一种水性锈转化清漆，涂覆至钢铁表面形成锈蚀铁氧化物反应，形成稳定的高分子有机树脂一铁络合物，从而使锈层粘结成为连续封闭涂层，以达到屏蔽防腐保护作用，该类型专利技术不具备进一步阻锈效果。美国专利US20050027056A1提供了一种金属涂装用无铬防锈漆，其是通过将片状锌粉与水性树脂乳液、水溶性硅烷偶联剂混合，将具有疏水基团的硅烷化合物的薄膜涂到片状锌粉的颗粒表面上，从而使片状金属锌粉显示出拒水性能，此种专利技术采用单一硅烷偶联剂防锈，其形成的憎水层结构上较疏松，阻锈效果有限。基于疏水对混凝土耐久性的改善，另有专利申请CN109437967A介绍了一种纳米二氧化硅密实混凝土的制备方法，该专利通过将纳米二氧化硅水溶液进行电迁移对既有结构混凝土密实性进行改善。
[0004]现有专利申请中，锈转化剂一般作为涂装漆的组分，直接喷涂在钢铁、船体、金属表面，少有应用于钢筋阻锈防护。同时，针对钢筋混凝土结构修复的需求，还未由将阻锈、疏水设计在一起锈转化产品，在实际工程中需求广泛且意义重大。

技术实现思路

[0005]针对既有结构钢筋严重锈蚀、混凝土锈胀开裂等工况下钢筋混凝土结构修复防护长效性的问题，本专利技术基于有机阻锈剂对钢筋腐蚀抑制和有机硅烷对侵蚀性介质疏水的机制，提供一种长期高效降低钢筋腐蚀速率同时具备疏水阻锈功能的锈转化剂及其制备方法。从腐蚀抑制机理而言，锈转化剂的有效组分可以将锈蚀产物溶解并转化成稳定的螯合
物，但从钢筋长效防护出发，有机阻锈组分可以在钢筋表面形成防护层，抑制腐蚀电化学反应，与此同时，协同硅烷疏水组分可以填充锈蚀转化物表面，形成疏水层，阻止CO2、O2、H2O、Cl
‑
的侵蚀。
[0006]本专利技术提供了一种钢筋锈转化剂，由阻锈组分、疏水组分、锈转化组分、渗透稳定组分、溶剂组分混合而成，其中各组分的质量百分比为：
[0007][0008]上述各组分的质量百分比之和为100％；
[0009]所述阻锈组分选自烷醇酰胺、氨基酮、聚天冬氨酸、氨基酸中的任意一种以上任意比例组成的混合物；
[0010]所述烷醇酰胺的结构式为
[0011][0012]其中，n＝4～9，R1＝H，R2为
‑
CH2CH2OH或
‑
NHC(CH3)2CH2OH。
[0013]所述氨基酮的结构式为
[0014][0015]其中，R1和R2独立地选自含有1
‑
10个碳的直链烷烃。
[0016]所述氨基酸选自甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、撷氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、丝氨酸、谷氨酞胺、苏氨酸、半肌氨酸、天冬酞胺、络氨酸、天冬氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸中任意一种以上任意比例组成的混合物。
[0017]所述疏水组分选自甲氧基硅烷、乙氧基硅烷的任意一种以上任意比例组成的混合物；
[0018]所述锈转化组分选自单宁酸、柠檬酸、没食子酸、多聚磷酸及其盐与纳米铁粉中任意一种以上任意比例的混合；所述纳米铁粉的粒径为10～100nm；
[0019]所述渗透稳定组分选自乙酰丙酮、磷酸酯、聚氧乙烯醚、山梨醇酯、单硬脂酸甘油酯、季戊四醇酯、月桂酸酯、乙醇、丙醇中的任意一种以上任意比例的混合；
[0020]所述溶剂组分为水。
[0021]所述疏水组分可以为但不限于十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、3
‑
氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3
‑
氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、N
‑
(2
‑
氨乙基)
‑3‑
氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N
‑
(2
‑
氨乙基)
‑3‑
氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N
‑
(2
‑
氨乙基)
‑3‑
氨丙基三乙氧基硅烷、N
‑2‑
氨乙基
‑3‑
氨丙基三甲氧基硅烷、N,N
‑
二甲基
‑3‑
氨丙基三甲氧基硅烷、N,N
‑
二乙基
‑3‑
氨丙基三甲氧基硅烷、N
‑
(正丁基)
‑3‑
氨丙基三甲氧基硅中任意一种以上混合。
[0022]本专利技术基于单宁酸、柠檬酸、没食子酸、多聚磷酸及其盐与粒径为10
‑
100nm的纳米铁粉有效转化钢筋表面的锈蚀产物，并通过强吸附的有机阻锈剂抑制钢筋腐蚀电化学反应，实现钢筋修复再钝化，同时，通过硅烷能够最大程度隔绝CO2、O2、H2O、Cl
‑
等的侵蚀，从而保障既有结构钢筋严重锈蚀位置破损修复效果的长期有效；其中渗透稳定组分起到稳定锈转化剂各组分并增强锈转化剂在修饰产物表面的渗透效果，以保证钢筋表面锈蚀产物充分转化。
[0023]本专利技术还提供了所述钢筋锈转化剂的制备方法，包括下述步骤：
[0024](1)将溶剂组分水加热至30
‑
80℃，边搅拌边加入渗透稳定组分混合10min
‑
3h，之后加入阻锈组分，在温度为45
‑
70℃下搅拌1h
‑
8h得到混合液；
[0025](2)在步骤(1)得到的混合液中按1～50ml/min加入疏水组分，继续搅拌1
‑
24h；
[0026](3)在步骤(2)得到的混合液中边本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢筋锈转化剂，其特征在于，由阻锈组分、疏水组分、锈转化组分、渗透稳定组分、溶剂组分混合而成，其中各组分的质量百分比为：上述各组分的质量百分比之和为100％；所述阻锈组分选自烷醇酰胺、氨基酮、聚天冬氨酸、氨基酸中的任意一种以上任意比例组成的混合物；所述疏水组分选自甲氧基硅烷、乙氧基硅烷的任意一种以上任意比例组成的混合物；所述锈转化组分选自单宁酸、柠檬酸、没食子酸、多聚磷酸及其盐与纳米铁粉中任意一种以上任意比例的混合；所述渗透稳定组分选自乙酰丙酮、磷酸酯、聚氧乙烯醚、山梨醇酯、单硬脂酸甘油酯、季戊四醇酯、月桂酸酯、乙醇、丙醇中的任意一种以上任意比例的混合；所述溶剂组分为水。2.根据权利要求1所述的一种钢筋锈转化剂，其特征在于，所述烷醇酰胺的结构式为其中，n＝4～9，R1＝H，R2为
‑
CH2CH2OH或
‑
NHC(CH3)2CH2OH。3.根据权利要求1所述的一种钢筋锈转化剂，其特征在于，所述氨基酮的结构式为其中，R1和R2独立地选自含有1
‑
10个碳的直链烷烃。4.根据权利要求1所述的一种钢筋锈转化剂，其特征在于，所述氨基酸选自甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、撷氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、丝氨酸、谷氨酞胺、苏氨酸、半肌氨酸、天冬酞胺、络氨酸、天冬氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸中任意一种以上任意比例组成的混合物。5.根据权利要求1所述的一种钢筋锈转化剂，其特征在于，所述锈转化组分中纳米铁粉的粒径为10～100nm。
6.根据权利要求1所述的一种钢筋锈转化剂，其特征在于，所述疏水组分选自十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、3
‑
氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3

【专利技术属性】
技术研发人员：穆松，周霄骋，马麒，蔡景顺，刘加平，周莹，刘光严，张浩，刘凯，
申请(专利权)人：江苏苏博特新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：