[发明专利]一种纳米疏水阻锈剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米疏水阻锈剂及其制备方法。本发明所述纳米疏水阻锈剂由硅烷、有机阻锈分子、纳米组分、稳定组分及溶剂组分混合而成；有机阻锈分子选自羟基酰胺、糖苷酮、烷醇酰胺阻锈分子，所述稳定组分选自山梨醇酯、单硬脂酸甘油酯、季戊四醇酯、月桂酸酯、甲酸、乙酸、乙醇；所述溶剂组分为水。本发明所述钢筋阻锈剂通过硅烷在金属界面上形成Si‑O‑Fe共价键的同时硅烷分子通过SiOH基团之间的缩聚反应在金属表面形成具有Si‑O‑Si三维网状结构的硅烷膜，硅烷的疏水基团使水分不容易接触钢筋基体；有机阻锈小分子协同在钢筋表面强吸附作用实现对钢筋的保护，有效延缓混凝土钢筋的脱钝时间、降低钢筋锈蚀速率，实现对混凝土耐久性的提升和保障。

技术领域

本发明属于钢筋锈蚀防护技术领域，具体涉及一种纳米疏水阻锈剂及其制备方法。

背景技术

钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土耐久性最重要的因素，提高钢筋耐蚀性能是混凝土耐久性提升的关键。钢筋阻锈技术发展至今，因其良好的便捷的施工工艺、较高的性价比在国内外重大工程中应用广泛，并吸引国内外学者竞相研究。然而，相对严酷的湿热海洋、高盐浓度盐渍土侵蚀环境而言，氯离子、硫酸根离子等侵蚀性离子传输速度较快，在钢筋表面累积至一定浓度时达到钢筋临界浓度，钢腐蚀速率急剧升高，产生的腐蚀产物膨胀引发混凝土裂纹，严重危及钢筋混凝土结构服役安全及耐久性，对阻锈剂使用的有效、长效性及其环保性能均提出了更加严格的要求。

传统的无机阻锈剂以亚硝酸盐为主，但其一方面掺量不足时具有加速腐蚀发展的风险，另一方面生物相容性较差，具有致癌风险。基于外加剂产品优异的环保性和良好的生物相容性的长远需求，有机阻锈技术应运而生，以氨基醇、有机羧酸、咪唑啉为代表的有机阻锈剂成为近几年研究的热点，其特点为在钢筋表面发生物理-化学吸附作用，阻碍氯离子的侵蚀。由于物理-化学吸附作用相对较弱，一般有机阻锈剂对钢筋临界氯离子浓度提升水平在1～5倍之间。

硅烷作为一种有机硅分子，其环境相容性佳，已有专利将其作为防水剂、缓蚀剂进行应用。现有专利CN 101607804A中，通过引入有机硅烷复合物增强混凝土的抗渗性能，但该专利中掺入亚硝酸钙作为阻锈组分，对环境及生物有有害影响；专利CN 103739231A通过将有机硅烷用于钢纤维表面形成憎水膜对钢纤维进行防护，但该钢纤维防锈剂不适于混凝土成型使用；专利CN 104529235A将二甲基硅氧烷作为阻锈抗冻防水剂的组分之一，其主要目的是通过引气、提高水泥的保水能力，减少混凝土收缩以达到抗冻防腐效果；美国专利US2011/0033719A提供了一种接触静态、动态液体介质的阻锈剂，其主要组分为一种脲基硅烷。钢筋阻锈领域的现有专利申请中，单一硅烷形成的防护膜层具有多孔性，防护性能有限，少有将硅烷和有机阻锈分子结合对钢筋协同防护的阻锈产品。

发明内容

本发明为改善增强钢筋耐氯离子侵蚀性能，提升钢筋临界氯离子浓度，基于硅烷强吸附和表面疏水，结合有机阻锈分子协同吸附作用，提出一种纳米疏水阻锈剂及其制备方法。基于硅烷亲水基团在钢筋表面的强化学吸附作用、交联作用以及疏水基团在钢筋表面定向排列的疏水作用，结合有机阻锈分子对硅烷吸附膜的协同吸附效果，钢筋表面的氯离子侵蚀膜更加致密，钢筋的临界氯离子浓度可达5倍以上。

本发明提供了一种纳米疏水阻锈剂，由硅烷、有机阻锈分子、纳米组分、稳定组分及溶剂组分混合而成，其中各组分的质量百分比为：

硅烷 0.1-5％，

有机阻锈分子 0.1-10％，

纳米组分 1％-10％，

稳定组分 0.5-1％，

溶剂组分 74-98.3％，

上述各组分的质量百分比之和为100％；