[发明专利]一种多功能有机阻锈剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻锈剂，尤其是一种钢筋混凝土用有机阻锈剂，属于建筑材料领域。

技术背景

钢筋混凝土作为最大宗的建筑材料，在全世界的结构工程中应用广泛。然而，随着混凝土服役环境越来越恶劣，钢筋混凝土结构耐久性问题日益凸显，已经引起全世界科学工作者和工程学家的关注，因此保护其不受破坏意义特别重大。在众多的保护措施中，使用阻锈剂已经被证实为有效，经济且方便的方法之一。

针对单一的氯盐环境，应用较早也具有一定代表性的是始于上个世纪70年代的无机亚硝酸盐类阻锈剂。如专利US 6340438和US 5527388中曾报道亚硝酸钙与有机胺及有机酸的混合物，可以起到协同阻锈作用，但受环保等要求的制约，欧洲大部分国家已经明确禁止该类阻锈剂的使用。

到20世纪80年代末，环保高效的有机阻锈剂应用规模不断扩大，代表性产品为烷基醇胺类钢筋混凝土阻锈剂。它们在一定程度上能够抵御氯盐或碳化引起的钢筋锈蚀，且大多为几种简单有机物的复合。如专利US 5916483和EP 34807中提到将有机胺或醇胺与无机或有机酸的反应物掺入到水泥基材料应用；US 006174461 B1及US 006342101 B1分别将阻锈剂与硅烷、减水剂复合，制备成为多功能阻锈剂，其中的阻锈组分主要是胺、铵盐、糖(或其盐)、苯并三唑以及其衍生物，在工程应用中阻锈效果存在一定争议；ZL 200610044239.4报道了一种钢筋混凝土阻锈剂，其由钼酸钠与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，应用成本太高。以上所述阻锈剂主要通过杂原子氮原子、氧原子等极性基团与钢筋表面吸附，排除吸附的氯离子，从而起到阻锈作用，针对的都是单一的氯盐环境，而近些年来，钢筋混凝土服役环境变得越来越复杂及严酷，已不仅仅是针对单一的腐蚀环境，很多工程中多种腐蚀环境的耦合已经让混凝土结构耐久性问题更加严重。特别是氯盐环境和化学腐蚀环境(如硫酸盐)的耦合让钢筋混凝土结构的保护变得越来越难，因此，迫切需要一种能同时抵御氯盐和硫酸盐腐蚀的多功能有机阻锈剂。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种能够同时抵御氯盐和硫酸盐腐蚀的多功能有机阻锈剂，使其不仅能够降低混凝土结构中氯盐或硫酸盐的渗透，还能在钢筋表面形成吸附膜，抑制钢筋表面电化学腐蚀反应进行，同时起到混凝土自身防护和钢筋锈蚀保护的双重作用。

技术方案

一种多功能有机阻锈剂，其由有机酸和羟基化合物反应制得，有机酸和羟基化合物的摩尔比为：1:1～1:2.5；

所述的有机酸为月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、苯甲酸、对叔丁基苯甲酸、月桂酰肌氨酸、油酰肌氨酸中的一种或两种以上任意比例的混合物；

所述羟基化合物为正丁醇，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-丙醇中的一种或两种以上任意比例的混合物。

作为优选，所述有机酸和羟基化合物的摩尔比为：1:1～1:1.5。由于有机酸和羟基化合物的酯化反应是可逆反应，保持羟基化合物的过量能够保证酯化反应向正反应方向发生，羟基化合物越多反应产率越高，但过多的羟基化合物也会造成羟基化合物不能有效参与反应，当摩尔比为1:1～1:1.5时，能够同时保证反应产率和物料的有效利用。

作为优选，所述的有机酸为硬脂酸、对叔丁基苯甲酸和月桂酰肌氨酸中的一种或两种以上任意比例的混合物。有机酸的组分在混凝土的碱性条件下水解后能够与混凝土中Ca2+等反应，生成疏水性的有机酸盐，疏水性有机酸盐会堵塞混凝土孔隙，增强混凝土的密实性和抗介质渗透能力，从而抵抗氯盐和硫酸盐等腐蚀介质的渗透。有机酸碳链越长，水解后形成的羧酸盐疏水性越强，堵塞混凝土孔隙、抵抗介质渗透能力更强。

作为优选，所述的羟基化合物为月桂醇、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺中的一种或两种以任意比例的混合物。羟基化合物的组分在混凝土的碱性条件下水解后能够在钢筋表面吸附，链较长的醇和多吸附中心的醇胺能够更好的吸附在钢筋表面，抑制钢筋腐蚀。

本发明多功能有机阻锈剂的制备方法：将有机酸与羟基化合物混合均匀，升温至80～220℃，加入催化剂反应4～12h，即得。

所述催化剂为浓硫酸、4-二甲氨基吡啶、对甲苯磺酸中的任意一种。

所述催化剂的加量为有机酸质量的1～4％。