【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑材料化学添加剂领域，特别是涉及一种多功能混凝土抗侵蚀防腐剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的主要原因之一。海水、地下水和部分地区地层中都存在大量的硫酸钠、硫酸镁。在水泥基材料的服役过程中，外部硫酸盐侵入水泥基材料内部，和水泥水化后的水化产物(氢氧化钙(ch)和单硫型水化硫铝酸钙(afm))或者未完全水化矿物(铝酸三钙(c3a))反应，反应生成的钙矾石(aft)和石膏导致水泥基结构产生膨胀、开裂。硫酸盐和c-s-h凝胶、碳酸钙的共同反应生成碳硫硅钙石会使水泥基材料的胶凝性质丧失。膨胀开裂和胶凝性的丧失都会使水泥基材料的性能下降，失去服役性能，缩短水泥基材料建筑物的服役寿命。此外基础设施中钢筋混凝土工程占有很大比例，而影响混凝土耐久性的主要因素是氯离子渗透导致的混凝土结构钢筋的腐蚀。
2、由上可知，提高混凝土有害离子侵蚀的性能关系到建筑物的安全使用，因此提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能及抗氯离子渗透性能受到人们的日益关注，提高水泥基材料的抗侵蚀防腐性能对提高其服役寿命具有重要的意义。
3、本领域亟需一种多功能混凝土抗侵蚀防腐剂。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种多功能混凝土抗侵蚀防腐剂及其制备方法与应用，以解决上述现有技术存在的问题。
2、本专利技术提供的技术方案之一：
3、一种多功能混凝土抗侵蚀防腐剂，按照质量份计，包括以下原料：n-异丙基丙烯酰胺(nipam)70-90份、
4、nipam是丙烯酰胺衍生单体，由于分子内有亲水性的酰胺基和疏水性的异丙基，使其均聚物具有较低的临界溶解温度等良好特性，含有nipam的聚合物在高于32℃-34℃时急剧收缩，具有良好的温度响应性。
5、水泥水化反应的历程分为：初始水化期、诱导期、水化加速作用期、水化减速期、水化稳定期。在诱导期阶段，普通水泥浆体的水化放热速率降低，水泥浆体逐渐变稠，开始形成ch和c-s-h凝胶，水化反应主要受到扩散及晶体成核速度的控制，水化放热速率较慢。
6、本专利技术提供的多功能混凝土抗侵蚀防腐剂为一种纳米复合聚合物凝胶，其在环境温度低于低临界相变温度(lcst)，且在饱水状态时，分子链呈舒展状态，不会再吸收拌合水，且可均匀分散于体系中，能够填充内部的有害孔隙，降低试件孔隙的连通性。随水化进程进入加速期，混凝土体系温度急剧提升，当内部温度高于lcst时，分子链周围的水分子脱去，分子链上的酰胺基被暴露，酰胺基相互靠近形成氢键，同时，随着温度的升高，分子中的甲基与其他结构单元甲基相聚集，降低了分子水溶性，分子链从扩展状态变得相互缠绕起来。凝胶分子链皱缩，三维网格中的水分子被排出，体积开始减小，释放出的水分加速了水泥水化，细化了水泥浆体孔隙结构，提高了水泥密实程度。水化后期水泥内部温度降低，处于缺水状态下的凝胶收缩成薄膜状并包裹于水泥水化产物上，当水泥材料处于硫酸盐腐蚀溶液中时，凝胶处于饱水状态时会再次膨胀，从而起到填充有害孔隙的作用，从而阻止有害离子进一步侵入。
7、甲基丙烯酸酯为疏水性单体，其他单体都为亲水性单体，整个分子链中的亲水性链段伸展在水中，疏水性链段聚集在一起，形成一个核壳型结构，将纳米改性二氧化硅包裹在其中，而且疏水性链段之间相互缔合，具有一定的空间位阻，能够很好地阻止凝胶分子的蜷缩。在碱性条件混凝土体系中，抗侵蚀防腐剂分子结构中的甲基丙烯酸酯在1h左右发生水解，释放出纳米改性二氧化硅，由于纳米sio2颗粒具有较高的活性，很容易吸附其他的原子，当ca2+扩散到纳米颗粒表面时，纳米颗粒表面会对ca2+形成物理吸附作用，使得纳米颗粒周围的ca(oh)2优先成核，降低了液相中ca2+的浓度，加速了水化反应的进行。同时，纳米颗粒作为“核”，与水泥水化产物键合、相互搭接，形成了新的网状结构，抑制了ca(oh)2大晶体的形成，使ca(oh)2晶体没有足够的生长空间，降低了界面中ca(oh)2的富集程度，改善了界面结构，提高了界面粘结强度，此外，由于纳米材料的颗粒粒径远小于水泥颗粒粒径，纳米材料可以填充水泥颗粒之间的细小空隙，使胶凝材料的颗粒级配更加合理，减小了孔隙率，提高了水泥浆体的密实度。
8、聚醚大单体的加入，可使得抗侵蚀防腐剂的聚合物带有聚醚长侧链，与聚醚单体合成的聚羧酸减水剂具有更好的相容性，杜绝复配分层问题出现。聚醚大单体优选可采用包括异丁烯醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、六碳聚醚大单体中至少的一种，进一步优选的聚醚大单体分子量为2400-5000。
9、丙烯酸为交联剂，且其可为聚合后产物提供羧酸基，这些基团具有吸附作用，可以有效吸附在水泥颗粒上，同时聚合物分子网络结构缠绕包裹拌合水，锁住水分，使得水和水泥颗粒充分接触，从而提高了浆体的粘度，浆体粘度的增加，加强了骨料和浆体间的黏聚作用，提高新拌混凝土的稳定性和屈服应力值，增强混凝土的抗离析能力。
10、优选的，所述聚醚大单体包括异丁烯醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚和六碳聚醚大单体中的的一种或多种。
11、优选的，所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或多种。
12、本专利技术提供的技术方案之二：
13、一种上述多功能混凝土抗侵蚀防腐剂的制备方法，按质量份数称取原料，将所述改性纳米二氧化硅、聚醚大单体加入去离子水中，搅拌至聚醚大单体溶解，超声分散，得到改性纳米二氧化硅分散液；将n-异丙基丙烯酰胺单体、甲基丙烯酸酯和丙烯酸加入到所述改性纳米二氧化硅分散液中，氮气气氛下搅拌至溶解，加热，滴加引发剂，引发聚合反应得到聚合液，将所述聚合液在氮气气氛下保存，降温后保温反应，得到所述多功能混凝土抗侵蚀防腐剂。
14、优选的，所述加热的温度为50-70℃。
15、优选的，所述滴加引发剂的时间控制在50-60min。
16、优选的，所述氮气气氛下保存的时间为5-10h。
17、优选的，所述降温为降至25℃，所述保温反应的时间为1-2h。
18、优选的，本专利技术以正硅酸乙酯为前驱体，采用传统的溶胶-凝胶法制备纳米sio2，并用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)进行原位改性。按照质量份计，取4-6份正硅酸乙酯、0.5-2份kh550、5-8份氨水，加入装有110-120份无水乙醇的反应器中，升温至40-50℃搅拌8-12h后，离心洗涤，35-40℃真空干燥至质量恒定，得到改性纳米sio2。
19、本专利技术的有益效果：
20、本专利技术提供的一种多功能混凝土抗侵蚀防腐剂是一种兼具抗硫酸盐侵蚀，抗氯离子扩散性能且在一定程度上可提高混凝土各龄期强度的混凝土抗侵蚀防腐剂。
21、本专利技术以温度响应性单体nipam、甲基丙烯酸酯、丙烯酸、聚醚大单体、改性纳米sio2为原材料，通过引发剂引本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多功能混凝土抗侵蚀防腐剂，其特征在于，按照质量份计，包括以下原料：N-异丙基丙烯酰胺70-90份、甲基丙烯酸酯5-8份、丙烯酸3-5份、聚醚大单体3-6份、改性纳米二氧化硅5-10份和引发剂3-5份。
2.根据权利要求1所述的一种多功能混凝土抗侵蚀防腐剂，其特征在于，所述聚醚大单体包括异丁烯醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚和六碳聚醚大单体中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种多功能混凝土抗侵蚀防腐剂，其特征在于，所述聚醚大单体的分子量为2400-5000。
4.根据权利要求1所述的一种多功能混凝土抗侵蚀防腐剂，其特征在于，所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或多种。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的多功能混凝土抗侵蚀防腐剂的制备方法，其特征在于，按质量份数称取原料，将所述改性纳米二氧化硅、聚醚大单体加入去离子水中，搅拌至聚醚大单体溶解，超声分散，得到改性纳米二氧化硅分散液；将N-异丙基丙烯酰胺单体、甲基丙烯酸酯和丙烯酸加入到所述改性纳米二氧化硅分散液中，氮气气氛下搅拌至溶解，加热，滴加引发剂，引发聚
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为50-70℃。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述滴加引发剂的时间控制在50-60min。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氮气气氛下保存的时间为5-10h。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述降温为降至25℃，所述保温反应的时间为1-2h。
...【技术特征摘要】
1.一种多功能混凝土抗侵蚀防腐剂，其特征在于，按照质量份计，包括以下原料：n-异丙基丙烯酰胺70-90份、甲基丙烯酸酯5-8份、丙烯酸3-5份、聚醚大单体3-6份、改性纳米二氧化硅5-10份和引发剂3-5份。
2.根据权利要求1所述的一种多功能混凝土抗侵蚀防腐剂，其特征在于，所述聚醚大单体包括异丁烯醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚和六碳聚醚大单体中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种多功能混凝土抗侵蚀防腐剂，其特征在于，所述聚醚大单体的分子量为2400-5000。
4.根据权利要求1所述的一种多功能混凝土抗侵蚀防腐剂，其特征在于，所述引发剂包括过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或多种。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的多功能混凝土抗侵蚀防腐剂的制备方法，其特征在于，按质量份数称...
【专利技术属性】
技术研发人员：封柯，王进春，吴伟，宋欣，刘昭洋，黄玉美，王龙飞，李茜茜，王龙，龚必伟，陈华斌，凌超，伍旦，
申请(专利权)人：石家庄市长安育才建材有限公司，
类型：发明
国别省市：
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