一種化學(xué)觸發(fā)微膠囊及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種化學(xué)觸發(fā)微膠囊及其制備方法，所述微膠囊的壁材含有聚羧酸銀，芯材含有氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑，在沒有氯離子環(huán)境條件下微膠囊穩(wěn)定存在，可有效減少在水泥制漿階段中氯離子吸收劑或者阻銹劑的溶解流失。微膠囊壁材聚羧酸銀遇到氯離子時，生成溶度積更小的氯化銀沉淀，而羧基電離，溶于水而離去，微膠囊解體，釋放內(nèi)容物達到吸氯阻銹的作用。
【專利說明】 一種化學(xué)觸發(fā)微膠囊及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混凝土工程領(lǐng)域，尤其涉及混凝土微膠囊領(lǐng)域，具體來說涉及一種化學(xué)觸發(fā)的微膠囊及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼筋混凝土是土木結(jié)構(gòu)工程中使用最廣泛的材料，其耐久性決定了工程的使用壽命和建設(shè)的效益。影響混凝土材料耐久性最主要的因素是鋼筋銹蝕，而在濱海環(huán)境、鹽堿地帶和冬季使用除冰鹽的道橋工程中，氯離子的侵入和滲透則又是引起混凝土鋼筋銹蝕的主因。因此減緩氯離子在混凝土中的滲透，阻斷其到達鋼筋表面的擴散途徑，是提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在上述使用條件下耐久性的一個有效措施。
[0003]在工程上，常采用在混凝土中添加氯離子吸收劑或者阻銹劑的方法來提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在氯離子環(huán)境中的抗蝕性。氯離子吸收劑通常是無機物，如活性鎂鋁水滑石、活性三氧化二鋁、氫氧化鈣、偏鋁酸鈉、鋁酸三鈣、鋁酸鈣粉、鈣礬石等。阻銹劑的種類較多，常用的有亞硝酸鹽、磷酸鹽、氫氧化鋰、硝酸鋰、氨基醇或胺基醇、脂肪酸酯、有機硅氧烷，芳香族鹽、磷酰有機物、脂肪酸酰胺、有機硼酰胺、二乙烯三胺-硫脲縮合物、萘磺酸甲醛縮合物等。一般氯離子吸收劑或者阻銹劑為水溶性溶液或者是固體粉末，將它們直接摻入到混凝土中，在水泥制漿階段容易溶解流失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種化學(xué)觸發(fā)微膠囊及其制備方法，可有效減少在水泥制漿階段中氯離子吸收劑或者鋼筋阻銹劑的溶解流失。
[0005]本發(fā)明所采用技術(shù)方案是提供一種化學(xué)觸發(fā)微膠囊，所述化學(xué)觸發(fā)微膠囊的壁材含有聚羧酸銀，所述微膠囊的芯材含有氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑。
[0006]本發(fā)明還提供一種制備化學(xué)觸發(fā)微膠囊的方法，包括以下步驟:
[0007]將聚羧基聚合物和/或含有羧基的陰離子聚合物的化合物溶于水，制得壁材溶液；
[0008]將氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑與壁材溶液混合后造粒，或者將氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑水溶液與壁材溶液混合，加入到銀鹽水溶液中，過濾，獲得所述化學(xué)觸發(fā)
微膠囊。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:將氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑作為芯材制成微膠囊再摻入到混凝土中，防止水泥制漿階段中氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑的溶解流失；這些微膠囊彌散分布在混凝土中，固化后能在無氯離子環(huán)境中可長期潛伏，不會流失或者發(fā)生反應(yīng)，能穩(wěn)定持久存在；當(dāng)含氯的水滲入混凝土中，當(dāng)聚羧酸銀遇到氯離子時，銀被氯離子奪走，生成溶度積更小的氯化銀沉淀，而羧基變成電離態(tài)，溶于水而離去，微膠囊解體，內(nèi)容物被釋，即氯離子吸收劑或者阻銹劑會流出或者被水浸沒，達到除氯或阻銹的目的，這樣增強混凝土對氯離子的抗蝕能力，提高在氯鹽環(huán)境下的耐久性；制備方法簡單，可實現(xiàn)大規(guī) 模工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明實施例1中所制備化學(xué)觸發(fā)微膠囊的掃描電鏡圖；
[0011]圖2是本發(fā)明實施例1中所制備化學(xué)觸發(fā)微膠囊的剖面圖；
[0012]圖3是本發(fā)明實施例2中所制備化學(xué)觸發(fā)微膠囊的光學(xué)顯微照明。
【具體實施方式】
[0013]為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]本發(fā)明實施例化學(xué)觸發(fā)微膠囊的壁材含有聚羧酸銀，微膠囊的芯材含有氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑。
[0015]本發(fā)明制備化學(xué)觸發(fā)微膠囊的方法，包括以下步驟:
[0016]步驟一:將聚羧基聚合物和/或含有羧基的陰離子聚合物的化合物溶于水，制得壁材溶液；
[0017]步驟二:將氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑與壁材溶液混合后造粒，或者將氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑水溶液與壁材溶液混合，加入到銀鹽水溶液中，過濾，獲得所述化學(xué)觸發(fā)微膠囊。
[0018]具體地，步驟一中所述聚羧基聚合物為聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚馬來酸酐、聚馬來酸酐、膦基聚丙烯酸、膦酸化馬來酸、聚乳酸或馬來酸-丙烯酸共聚物，以及所述聚羧基聚合物部分或全部鈉鹽化、鉀鹽化、鋰鹽化或者銨鹽化后的產(chǎn)物；所述含有羧基的陰離子聚合物的化合物為含有羧基陰離子聚合物的酸、鈉鹽、鉀鹽、鋰鹽或銨鹽；含有羧基的陰離子聚合物的化合物是指海藻酸、羧甲基纖維素、羧乙基纖維素、羧基淀粉或醋酸淀粉，以及所述含有羧基的陰離子聚合物的化合物部分或全部鈉鹽化、鉀鹽化、鋰鹽化或者銨鹽化后的產(chǎn)物。
[0019]步驟二中，氯離子吸收劑為活性鎂鋁水滑石、活性三氧化二鋁、氫氧化鈣、偏鋁酸鈉(NaAlO2)、鋁酸三鈣(3Ca0.Al2O3)、鋁酸鈣粉(Ca0.2A1203 和 Ca0.Al2O3)、三硫型硫鋁酸鈣(AFt，3Ca0.Al2O3.3CaS04.30?32H20)，單硫型硫鋁酸鈣(AFm,3Ca0.A1203.CaS04.ηΗ20)中的一種或幾種的混合，優(yōu)選活性鎂鋁水滑石或活性三氧化二鋁，所述“活性”是指其具有很大的比表面積，可大量吸附氯離子。
[0020]鋼筋阻銹劑為亞硝酸鈣、亞硝酸鈉、單氟磷酸鈉、氫氧化鋰、硝酸鋰、氨甲基丙醇(AMP)、三乙醇胺(TEA)、二甲基乙醇胺(DMEA)、脂肪酸酯防銹劑RHY702、三乙氧基硅烷(TES)、苯甲酸鈉、苯甲酸銨、N-四亞甲基磷酰胺(TTP)、六甲基磷酰三胺(HMPA)、脂肪酸酰胺、三乙醇胺硼酸酯(Triethanolamine Borate)、二乙烯三胺-硫脲縮合物(DETA-TU)、聚萘甲醒橫酸鈉鹽(Sodium poly [ (naphthaleneformaldehyde) sulfonate])中的一種或幾種的混合。
[0021]氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑可以為固體顆粒或者將其溶于水中制成芯材水溶液。氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑為固體顆粒，取質(zhì)量比為3?10:1的固體顆粒和壁材溶液混合后制成粒徑為100?5000 μ m的顆粒再加入到銀鹽水溶液中。氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑溶于水制成芯材水溶液，優(yōu)選制成濃度為20?80Wt%的芯材水溶液，將質(zhì)量比為I?3:1的所述芯材水溶液與壁材溶液混合后再逐滴滴入到銀鹽水溶液中，所采用滴管的內(nèi)徑為100?5000 μ m。
[0022]將氯離子吸收劑和鋼筋阻銹劑制成微膠囊后再摻入混凝土可有效防止水泥制漿階段的溶解流失，且能在沒有氯離子環(huán)境中溫度存在。本發(fā)明制備方法簡單，可實現(xiàn)可實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0023]以下結(jié)合實施例進一步說明。
[0024]實施例1
[0025]將海藻酸鈉溶于水，配成質(zhì)量濃度為2%的水溶液。取2升所述海藻酸鈉水溶液，與5公斤氯離子吸收劑鋁酸鈣粉固體顆?；旌?，調(diào)成稍干的膏狀，用雙螺桿造粒機造粒，制成平均直徑為500 μ m的微粒，將微粒浸泡在2wt%的硝酸銀溶液中I?5分鐘，過濾，獲得以聚羧酸銀為壁材，鋁酸鈣粉為芯材的化學(xué)觸發(fā)微膠囊產(chǎn)物。具體形貌請參見圖1和2，其中圖2為微膠囊剖面。
[0026]實施例2
[0027]將平均分子量為5000?10000的聚丙烯酸鈉(pH = 8.7)溶于水，制成質(zhì)量濃度為1.5%的溶液。取50毫升這種聚丙烯酸水溶液，與100毫升質(zhì)量濃度為40%的單氟磷酸鈉水溶液混合，用內(nèi)徑約為I毫米的滴管逐滴滴入到2wt%的硝酸銀溶液中，過濾，獲得以聚羧酸銀為壁材，單氟磷酸鈉為芯材的化學(xué)觸發(fā)微膠囊產(chǎn)物。具體形貌如圖3所示。
[0028]將上述各實施例的產(chǎn)物浸泡在3.5被％濃度的氯化鈉溶液中，I?5分鐘內(nèi)，微膠囊潰散，消失，只留下少量氯化銀沉淀，證明本發(fā)明所提供的方法制備出的微膠囊具有氯離子觸發(fā)特性。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種化學(xué)觸發(fā)微膠囊，其特征在于，所述化學(xué)觸發(fā)微膠囊的壁材含有聚羧酸銀，所述微膠囊的芯材含有氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)觸發(fā)微膠囊，其特征在于，所述氯離子吸收劑為活性鎂鋁水滑石、活性三氧化二鋁、氫氧化鈣、偏鋁酸鈉、鋁酸三鈣、鋁酸鈣粉、三硫型硫鋁酸鈣、單硫型硫鋁酸鈣中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)觸發(fā)微膠囊，其特征在于，所述鋼筋阻銹劑為亞硝酸鈣、亞硝酸鈉、單氟磷酸鈉、氫氧化鋰、硝酸鋰、氨甲基丙醇、三乙醇胺、二甲基乙醇胺、脂肪酸酯防銹劑、三乙氧基硅烷、苯甲酸鈉、苯甲酸銨、N-四亞甲基磷酰胺、六甲基磷酰三胺、脂肪酸酰胺、三乙醇胺硼酸酯、二乙烯三胺-硫脲縮合物、聚萘甲醛磺酸鈉鹽中的至少一種。
4.一種如權(quán)利I?3任一項所述的化學(xué)觸發(fā)微膠囊的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 將聚羧基聚合物和/或含有羧基的陰離子聚合物的化合物溶于水，制得壁材溶液； 將氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑與壁材溶液混合后造粒，或者將氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑水溶液與壁材溶液混合，加入到銀鹽水溶液中，過濾，獲得所述化學(xué)觸發(fā)微膠囊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑與壁材溶液的質(zhì)量比為3?10:1，所述造粒所獲得顆粒的平均粒徑為100?5000 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑水溶液的濃度為20?80Wt% ;所述氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑水溶液與壁材溶液的質(zhì)量比為I?3:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述將氯離子吸收劑和/或鋼筋阻銹劑水溶液與壁材溶液混合，加入到銀鹽水溶液的過程是采用內(nèi)徑為100?5000 μ m滴管逐滴滴入。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述含有羧基的陰離子聚合物的化合物為含有羧基陰離子聚合物的酸、鈉鹽、鉀鹽、鋰鹽或銨鹽中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述聚羧基聚合物為聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚馬來酸酐、聚馬來酸酐、膦基聚丙烯酸、膦酸化馬來酸、聚乳酸或馬來酸-丙烯酸共聚物，以及上述聚合物部分或全部鈉鹽化、鉀鹽化、鋰鹽化或者銨鹽化產(chǎn)物中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述含有羧基的陰離子聚合物的化合物是指海藻酸、羧甲基纖維素、羧乙基纖維素、羧基淀粉或醋酸淀粉，以及上述含有羧基的陰離子聚合物的化合物部分或全部鈉鹽化、鉀鹽化、鋰鹽化或者銨鹽化產(chǎn)物中的至少一種。
【文檔編號】C04B24/22GK103962073SQ201410175804
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】邢峰, 管毓杰, 朱光明, 湯皎寧, 董必欽, 王險峰, 韓寧旭 申請人:深圳大學(xué)