[发明专利]一种含肉桂醛活性基团的石墨烯负载氨基三氮唑阻锈剂及其应用

说明书

本发明涉及阻锈剂，具体的说是一种含肉桂醛活性基团的石墨烯负载氨基三氮唑阻锈剂及其应用。复合物为肉桂醛‑[5‑对甲基苯基‑1‑氨基‑(1,3,4均三唑)‑2‑巯基]‑乙酰腙在石墨烯分子层含氧官能团活性位点进行化学负载，形成的复合物。复合物应用于混凝土碱性环境中或相应碱性条件下，通过石墨烯分子层催化负载阻锈剂与碳钢作用电化学过程的阴极氧还原反应，对海水或氯化钠介质中的碳钢材料及其钢筋制品进行腐蚀防护，采用本发明的阻锈剂，来源广泛，易于量产，用量极少，性能高效，持续作用能力强，能够有效抑制碳钢的腐蚀破坏，具有显著的应用价值和广阔的市场前景。

技术领域

本发明涉及阻锈剂，具体的说是一种含肉桂醛活性基团的石墨烯负载氨基三氮唑阻锈剂及其应用。

背景技术

钢筋混凝土是海岸和近海工程建设的主体材料，海洋腐蚀环境下，由高浓度氯离子渗透引发的钢筋锈蚀，是导致混凝土结构劣化的首要因素。隔绝氯离子侵蚀的方法很多，钢筋阻锈剂是最简捷、经济和高效的防腐技术。

目前钢筋阻锈剂研究和应用领域的聚焦热点是有机迁移型阻锈剂(MCI)，它既可作为混凝土添加剂用于新建工程，又可涂覆于在役结构，通过强力迁移到达钢筋表面进行深层保护，然而，纵观雨后春笋般的学术报道和市场产品，仍迟迟未见能与掺入型亚硝酸盐钢筋钝化剂的保护效率相媲美的科技成果问世。高效阻锈性能就此成为了不可与环境友好性和强力迁移性兼得的技术短板，严重制约了MCI在海洋腐蚀控制领域的开发和应用前景，迫切需要其研发实现从环境友好为主向绿色与高效并进的转变。

钢筋锈蚀破坏和阻锈剂与钢筋作用生成保护膜的两种阴极耦合反应皆为氧的4电子还原过程，与传统的亚硝酸、苯甲酸盐阳极型阻锈剂不同，MCI是同时抑制钢筋阳极活性腐蚀溶解和两种阴极耦合氧还原的混合型阻锈剂，而阴极氧还原的反应速度又恰好与钢筋表面阻锈剂作用生成保护膜的速度成正比关系，因此提高MCI阻锈效率的关键，就在于提高阻锈剂与钢筋作用的电化学过程中阴极氧还原的反应速度。

石墨烯存在广泛且易于制取，是具有高导电、高表面、高边缘缺陷特性的二维平面单分子层，是优良的阴极氧还原电化学催化剂。低温法和硅基法制备的氮杂化石墨烯，价格低廉、易于量产，对微生物燃料电池阴极氧还原的催化活性比肩于昂贵复杂的传统Pt/C催化剂；在碱性电化学催化传感器中，石墨烯能使阴极氧还原反应的动力学电流提高7倍并保持长效耐久性；在石墨烯蜂巢框架上植入C-N、C-O共价键，作为杂化体或有机物的生长核心，能够激活网状晶格中的活性催化位点，使阴极氧还原反应的催化效率以几何级数增长。壳聚糖包覆石墨烯对葡萄糖的阴极氧4电子还原反应表现出类似酶的高效催化活性。

因此，以石墨烯分子层为基底，含有活性基团的阻锈剂分子为客体，制备化学负载自催化阻锈剂，通过催化阻锈剂分子与碳钢表面作用的阴极氧还原反应，提高MCI对碳钢的防腐性能，具备充分的理论依据和技术可行性。

发明内容

本发明目的在于提供一种含肉桂醛活性基团的石墨烯负载氨基三氮唑阻锈剂及其应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种含肉桂醛活性基团的石墨烯负载氨基三氮唑复合物，复合物为肉桂醛-[5-对甲基苯基-1-氨基-(1,3,4均三唑)-2-巯基]-乙酰腙在石墨烯分子层含氧官能团活性位点进行化学负载，形成的复合物。

所述肉桂醛-[5-对甲基苯基-1-氨基-(1,3,4均三唑)-2-巯基]-乙酰腙，它的结构式为：

它的制备反应方程式为：

1)将对甲基苯甲酸与甲醇等摩尔混合，65-70℃回流4h，反应脱水得到对甲基苯甲酸甲酯(I)；

2)将产物(I)与过量水合肼混合，60-80℃回流反应4-5h，得到对甲基苯甲酰肼(II)；