一種多功能有機阻銹劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種阻銹劑，尤其是一種鋼筋混凝土用有機阻銹劑，屬于建筑材料領域。
技術背景
[0002]鋼筋混凝土作為最大宗的建筑材料，在全世界的結構工程中應用廣泛。然而，隨著混凝土服役環境越來越惡劣，鋼筋混凝土結構耐久性問題日益凸顯，已經引起全世界科學工作者和工程學家的關注，因此保護其不受破壞意義特別重大。在眾多的保護措施中，使用阻銹劑已經被證實為有效，經濟且方便的方法之一。
[0003]針對單一的氯鹽環境，應用較早也具有一定代表性的是始于上個世紀70年代的無機亞硝酸鹽類阻銹劑。如專利US 6340438和US 5527388中曾報道亞硝酸鈣與有機胺及有機酸的混合物，可以起到協同阻銹作用，但受環保等要求的制約，歐洲大部分國家已經明確禁止該類阻銹劑的使用。
[0004]到20世紀80年代末，環保高效的有機阻銹劑應用規模不斷擴大，代表性產品為烷基醇胺類鋼筋混凝土阻銹劑。它們在一定程度上能夠抵御氯鹽或碳化引起的鋼筋銹蝕，且大多為幾種簡單有機物的復合。如專利US 5916483和EP 34807中提到將有機胺或醇胺與無機或有機酸的反應物摻入到水泥基材料應用；US 006174461 BI及US 006342101BI分別將阻銹劑與硅烷、減水劑復合，制備成為多功能阻銹劑，其中的阻銹組分主要是胺、銨鹽、糖(或其鹽)、苯并三唑以及其衍生物，在工程應用中阻銹效果存在一定爭議；ZL200610044239.4報道了一種鋼筋混凝土阻銹劑，其由鉬酸鈉與二乙烯三胺丙烯基硫脲以及丁炔二醇混合而成，由于原料并非常用化工原料，應用成本太高。以上所述阻銹劑主要通過雜原子氮原子、氧原子等極性基團與鋼筋表面吸附，排除吸附的氯離子，從而起到阻銹作用，針對的都是單一的氯鹽環境，而近些年來，鋼筋混凝土服役環境變得越來越復雜及嚴酷，已不僅僅是針對單一的腐蝕環境，很多工程中多種腐蝕環境的耦合已經讓混凝土結構耐久性問題更加嚴重。特別是氯鹽環境和化學腐蝕環境(如硫酸鹽)的耦合讓鋼筋混凝土結構的保護變得越來越難，因此，迫切需要一種能同時抵御氯鹽和硫酸鹽腐蝕的多功能有機阻銹劑。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種能夠同時抵御氯鹽和硫酸鹽腐蝕的多功能有機阻銹劑，使其不僅能夠降低混凝土結構中氯鹽或硫酸鹽的滲透，還能在鋼筋表面形成吸附膜，抑制鋼筋表面電化學腐蝕反應進行，同時起到混凝土自身防護和鋼筋銹蝕保護的雙重作用。
[0006]技術方案
[0007]一種多功能有機阻銹劑，其由有機酸和羥基化合物反應制得，有機酸和羥基化合物的摩爾比為:1:1?1:2.5 ;
[0008]所述的有機酸為月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸、苯甲酸、對叔丁基苯甲酸、月桂酰肌氨酸、油酰肌氨酸中的一種或兩種以上任意比例的混合物；
[0009]所述羥基化合物為正丁醇，月桂醇、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一種或兩種以上任意比例的混合物。
[0010]作為優選，所述有機酸和羥基化合物的摩爾比為:1:1?1: 1.5。由于有機酸和羥基化合物的酯化反應是可逆反應，保持輕基化合物的過量能夠保證酯化反應向正反應方向發生，羥基化合物越多反應產率越高，但過多的羥基化合物也會造成羥基化合物不能有效參與反應，當摩爾比為1:1?1:1.5時，能夠同時保證反應產率和物料的有效利用。
[0011]作為優選，所述的有機酸為硬脂酸、對叔丁基苯甲酸和月桂酰肌氨酸中的一種或兩種以上任意比例的混合物。有機酸的組分在混凝土的堿性條件下水解后能夠與混凝土中Ca2+等反應，生成疏水性的有機酸鹽，疏水性有機酸鹽會堵塞混凝土孔隙，增強混凝土的密實性和抗介質滲透能力，從而抵抗氯鹽和硫酸鹽等腐蝕介質的滲透。有機酸碳鏈越長，水解后形成的羧酸鹽疏水性越強，堵塞混凝土孔隙、抵抗介質滲透能力更強。
[0012]作為優選，所述的羥基化合物為月桂醇、三乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺中的一種或兩種以任意比例的混合物。羥基化合物的組分在混凝土的堿性條件下水解后能夠在鋼筋表面吸附，鏈較長的醇和多吸附中心的醇胺能夠更好的吸附在鋼筋表面，抑制鋼筋腐蝕。
[0013]本發明多功能有機阻銹劑的制備方法:將有機酸與羥基化合物混合均勻，升溫至80?220°C，加入催化劑反應4?12h，即得。
[0014]所述催化劑為濃硫酸、4-二甲氨基吡啶、對甲苯磺酸中的任意一種。
[0015]所述催化劑的加量為有機酸質量的I?4%。
[0016]本發明的優點在于:多功能有機阻銹劑加入到混凝土中后，混凝土的強堿性會使有機阻銹劑水解成為有機羧酸及醇或醇胺，避免摻入后各組分對混凝土工作性能的影響；同時，長鏈非極性基團羧酸與混凝土中鈣離子形成不溶的羧酸鹽，覆蓋于孔壁表面，起到憎水效果，抑制腐蝕介質的滲透；醇或醇胺與鋼筋表面鐵原子吸附，抑制鋼筋表面電化學腐蝕反應的進行，起到抑制鋼筋銹蝕的作用。
[0017]本發明的多功能有機阻銹劑能夠同時保護鋼筋和混凝土免于氯鹽和硫酸鹽等腐蝕介質的侵蝕，同時起到混凝土自身防護和鋼筋銹蝕保護的雙重作用，大大提高鋼筋混凝土結構服役壽命，并且合成工藝簡單、實施方便，還具有綠色環保、高效等特點。本發明的多功能有機阻銹劑在混凝土中摻量相對于膠凝材料為0.5?2.0%。
【附圖說明】
[0018]圖1為鋼筋腐蝕的電位圖；
[0019]圖2為混凝土的吸水性能變化示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為對本發明進行更好的說明，舉實施例如下:
[0021]實施例1
[0022]將200.3g月桂酸和91.6g乙醇胺加入到三口燒瓶中，開動攪拌混合均勻，升高溫度至80°C，加入4.0g濃硫酸，反應12小時，制得所述的多功能有機阻銹劑。
[0023]實施例2
[0024]將128.2g棕櫚酸、61.0苯甲酸和124.8g N，N