[发明专利]一种用于螺纹钢表面处理的碱性硅烷掺杂硼酸酯水性环保防锈剂

说明书

本发明属于金属表面处理与腐蚀防护技术领域，具体公开了一种用于螺纹钢表面处理的碱性硅烷掺杂硼酸酯水性环保防锈剂。所述碱性硅烷掺杂硼酸酯水性环保防锈剂包括纳米级改性碱性硅溶胶、硼酸酯、杀菌剂、金属络合剂及水。本发明以水为溶剂，以纳米级改性碱性硅溶胶为主要成膜物质，硼酸酯为膜层的修补剂和缓蚀剂。当体系与螺纹钢表面接触时，硅与硼在基体表面发生一系列的吸附、聚合、杂化反应，在基体表面形成一层致密的硅与硼掺杂的有机无机杂化膜，提高螺纹钢的防锈性能。

技术领域

本发明属于金属表面处理与腐蚀防护技术领域，具体涉及一种用于螺纹钢表面处理的碱性硅烷掺杂硼酸酯水性环保防锈剂。

背景技术

热轧带肋钢筋俗称螺纹钢，螺纹钢广泛应用于房屋、桥梁、道路等土建工程建设，大到高速公路、铁路、桥梁、涵洞、隧道、防洪、水坝等公用设施，小到房屋建筑的基础、梁、柱、墙，螺纹钢都是不可或缺的结构材料。

以螺纹钢为主的建筑钢材占据着我国钢材生产的半壁江山，目前，我国的螺纹钢产量约1亿吨每年。但是，螺纹钢在储存和运输过程中很容易生锈，特别是在湿热的环境下，螺纹钢表面会生成一层疏松的铁锈，这不仅影响了螺纹钢的表面质量，而且锈迹会造成螺纹钢表面与混凝土的粘合强度降低，严重影响建筑质量，螺纹钢的锈蚀成了影响建筑物持久性的主要因素。

因此，对螺纹钢表面进行防锈防腐处理很有必要。针对螺纹钢的防锈处理，专利文献CN104404502公开了一种用于海洋钢筋混凝土中钢筋的磷酸盐基防腐涂层，该防腐涂层采用磷酸盐粘结剂、醛基树脂、氧化镁以及其它填料固化形成，固化后的涂层与钢筋的结合力好，可以很好地保护钢筋。但该方法成本高昂、工艺复杂，不适宜于大量普通建筑用螺纹钢的防腐处理。

专利文献CN102337529A公开了一种建筑螺纹钢钝化防锈剂及其制备方法，该钝化防锈剂由酸性助剂和碱性助剂组成，得到的防锈剂可在螺纹钢表面得到附着牢固的保护膜层。但该钝化膜层的形成需要螺纹钢加热到850℃然后浸入该防锈剂中，现实工艺中难以实现。而且该发明没有表征得到的螺纹钢在实际储运环境中的耐蚀性能。

专利文献CN101660151B公开了一种钢筋防锈处理液及处理方法，该防锈处理液由磷酸、氢氧化铝、氧化锌等物质组成，需要在250～300℃之间反应，工艺复杂，生产成本高，不适合推广应用。

发明内容

为克服现有技术中存在的不足，本发明的目的在于开发一种原料成本低、制备工艺简单、防锈性能好的螺纹钢水性环保防锈剂，利用碱性硅烷掺杂硼酸酯得到一种能在螺纹钢表面形成一层致密的硅与硼掺杂的有机无机杂化膜来提高螺纹钢的防锈性能。

为实现所述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于螺纹钢表面处理的碱性硅烷掺杂硼酸酯水性环保防锈剂，其以重量百分比计量的原料组成如下：纳米级改性碱性硅溶胶1％～50％，硼酸酯0.1％～5％，金属络合剂0.01％～1％，杀菌剂0.01％～0.5％，水余量。

所述纳米级改性碱性硅溶胶由以下方法制备得到：

向反应容器中加入水、γ-氨丙基三乙氧基硅烷，35-45℃(优选为40℃)下搅拌至少0.5h，然后升温至45-55℃(优选为50℃)，1h内匀速滴加正硅酸四乙酯，滴加完毕后继续45-55℃(优选为50℃)搅拌至少1小时，然后冷却至室温，从而得到纳米级改性碱性硅溶胶；在最终产品用于螺纹钢表面处理的碱性硅烷掺杂硼酸酯水性环保防锈剂中，所述纳米级改性碱性硅溶胶以其固含量计量，水计入到水的用量中。

所述水：γ-氨丙基三乙氧基硅烷：正硅酸四乙酯质量比为(4-6):1:2.5，最佳为5:1:2.5。

所述硼酸酯选自三乙醇胺硼酸酯、聚乙二醇硼酸酯、油酸二乙醇酰胺硼酸酯中的一种或两种以上。

所述碱性硅烷掺杂硼酸酯水性环保防锈剂中纳米级改性碱性硅溶胶与硼酸酯的重量比为1～100，优选10～50，进一步优选为10～20。