本發(fā)明涉及一種混凝土技術(shù)領域，且特別涉及一種碳化抑制劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
混凝土結(jié)構(gòu)是應用最為廣泛的結(jié)構(gòu)之一，我國有70％的房屋建筑和50％的橋梁結(jié)構(gòu)采用了混凝土結(jié)構(gòu)。隨著這些工程結(jié)構(gòu)使用時間的增長，混凝土材料和結(jié)構(gòu)的耐久性破壞越來越受到重視，許多工程結(jié)構(gòu)往往由于耐久性的原因引起使用功能退化，甚至結(jié)構(gòu)破壞，給社會帶來了不必要的損失。
混凝土碳化是混凝土重要的耐久性指標之一?；炷恋乃嗨髸蒀a(OH)2，Ca(OH)2大部分以結(jié)晶態(tài)存在于混凝土中，成為空隙液保持高堿性狀態(tài)的儲備，空隙液的pH為12.5～13.5?；炷恋奶蓟褪强諝庵械腃O2滲透至混凝土中與Ca(OH)2反應，致使混凝土堿性下降，當pH值降至8.5～9.0，此時混凝土已完全碳化。混凝土的碳化實質(zhì)上是混凝土中Ca(OH)2被不斷消耗，堿性降低的過程?；炷帘３謮A性環(huán)境是混凝土結(jié)構(gòu)保持及其內(nèi)部鋼筋防護的重要條件。在高堿性的環(huán)境中，鋼筋表層會形成一層鈍化膜，阻止鋼筋銹蝕，而碳化后的混凝土無法提供足夠的堿性，導致鋼筋生銹，體積增大，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，裂縫的產(chǎn)生使水和CO2順裂縫進入，進一步加速鋼筋的銹蝕。如此循環(huán)，最終導致混凝土結(jié)構(gòu)的破壞?；炷撂蓟葟谋韺娱_始，然后逐步向混凝土深處擴散，發(fā)生更深入的碳化反應，碳化后的混凝土質(zhì)地酥松，強度大大降低?；炷量固蓟芰Φ蜁е陆ㄖ锏哪途眯圆?，降低使用壽命。因而，如何有效地抑制混凝土碳化成為影響整個混凝土行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種碳化抑制劑，此碳化抑制劑可提供持久的、有效的、優(yōu)異的防碳化作用，從而抑制混凝土中的Ca(OH)2與空氣中的二氧化碳反應引起的逐漸碳化。同時，此碳化抑制劑環(huán)保，對環(huán)境無污染，避免了危害從業(yè)人員的身體健康。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種碳化抑制劑的制備方法，能簡單、便捷的制備此碳化抑制劑，節(jié)約制備時間，提高制備效率，進而提高經(jīng)濟收益。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
本發(fā)明提出一種碳化抑制劑，包括由氧化鈣經(jīng)過表面疏水改性且具有烷基鏈的改性氧化鈣。改性氧化鈣主要由重量比為95～99:5～1的氧化鈣與多異氰酸酯反應制成。
本發(fā)明提出一種碳化抑制劑的制備方法，其包括：將氧化鈣與多異氰酸酯按照95～99:5～1的重量比混合。
本發(fā)明實施例的碳化抑制劑及其制備方法的有益效果是：一種碳化抑制劑包括主要由重量比為95～99:5～1的氧化鈣與多異氰酸酯制成的改性氧化鈣。市面上購買的氧化鈣極易吸收空氣中的水分和CO2而失效，并且與水接觸后反應生成溶解度低的Ca(OH)2，不但大大降低了原料的儲存期，而且影響加入此種碳化抑制劑的防碳化涂料的分散性。因此，發(fā)明人對氧化鈣進行疏水改性能夠保持氧化鈣的活性，同時提高碳化抑制劑的防碳化性能。此碳化抑制劑利用多異氰酸酯對氧化鈣進行改性，多異氰酸酯的烷基鏈在氧化鈣的表層形成疏水鏈，使得氧化鈣具有疏水性。并且，此碳化抑制劑中不存在溶劑，也相應地避免了使用有機溶劑所帶來的環(huán)境的污染，從而避免了對從業(yè)人員健康的危害。一種碳化抑制劑的制備方法，將氧化鈣與多異氰酸酯按照95～99:5～1的重量比混合即可制得，節(jié)約制備時間，提高制備效率，進而提高經(jīng)濟收益。
具體實施方式
為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
下面對本發(fā)明實施例的碳化抑制劑及其制備方法進行具體說明。
本發(fā)明實施例提供的一種碳化抑制劑，包括由氧化鈣經(jīng)過表面疏水改性且具有烷基鏈的改性氧化鈣。改性氧化鈣主要由重量比為95～99:5～1的氧化鈣與多異氰酸酯制成。
在本發(fā)明中，碳化抑制劑為提供防碳化作用的物質(zhì)，可用于制備防碳化涂料，通過防碳化涂料作用于混凝土，從而抑制混凝土中的Ca(OH)2與空氣中的二氧化碳反應而逐漸碳化。同時，還可通過與涂料中的填料、骨料、水泥等原料之間的合理搭配，將碳化抑制劑的防碳化性能發(fā)揮到最好。碳化抑制劑主要包括通過改性后疏水性氧化鈣。由于市面上購買的氧化鈣極易吸收空氣中的水分和CO2而失效，并且與水接觸后反應生成溶解度低的Ca(OH)2，影響加入此種碳化抑制劑的防碳化涂料的分散性。因此，把氧化鈣進行疏水改性能夠很好保證的氧化鈣的活性，從而提高碳化抑制劑的防碳化性能。
具體地，此碳化抑制劑利用多異氰酸酯對氧化鈣進行改性。多異氰酸酯化學通式為(NCO)nR，n≥2，R為烷基鏈。由于多異氰酸酯分子中含有兩個或兩個以上的官能團，因此在發(fā)生聚合反應時，可向二端或三向延伸成線型或交聯(lián)(體型)聚合物。同時，由于常規(guī)采用的氧化鈣在大氣環(huán)境中極易受潮，導致在氧化鈣進行疏水處理之前，表面存在大量的羥基。當氧化鈣與多異氰酸酯進行疏水處理時，異氰酸根與氧化鈣表面的羥基反應生成氨酯基，多異氰酸酯的烷基鏈在氧化鈣的表層形成疏水鏈，使得氧化鈣朝著疏水性氧化鈣進行改性。優(yōu)選地，多異氰酸酯的官能度≥2，參與反應的活性基團越多，越能賦予氧化鈣的優(yōu)良的疏水性以及化學穩(wěn)定性。并且，此碳化抑制劑中不存在任何溶劑，也相應地避免了使用有機溶劑所帶來的環(huán)境的污染，從而避免了對從業(yè)人員健康的危害。
其中，多異氰酸酯包括4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,2'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯、1,6-六亞甲基二異氰酸酯、1-異氰酸基-3,3,5-三甲基-5-異氰酸基甲基-環(huán)己烷、多異氰酸酯的低聚物、多異氰酸酯的聚合物、多異氰酸酯的衍生物、具有基于多異氰酸酯的異氰酸酯基團的聚氨酯聚合物中的一種或多種。優(yōu)選地，采用4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,2'-二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種或多種。當然，在本發(fā)明的其他實施例中，多異氰酸酯的種類可根據(jù)具體需求進行選擇，本發(fā)明不做限定。
二苯基甲烷二異氰酸酯常溫下為固體，兩個異氰酸酯基的活性相同，刺激性小，一方面帶入的烷基鏈能賦予氧化鈣的良好的疏水性，另一方面帶入的異氰酸酯基團以其為原料制備的碳化抑制劑有較高的粘接強度和沖擊韌性，能賦予下游的防碳化涂料等產(chǎn)品更優(yōu)異的力學性能。二苯基甲烷二異氰酸酯具有4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,2'-二苯基甲烷二異氰酸酯等同分異構(gòu)體。
甲苯二異氰酸酯常溫下為水白色或淡黃色液體，具有活性大、價格便宜等優(yōu)點，在賦予氧化鈣疏水性的同時，能節(jié)約改性的成本。甲苯二異氰酸酯具有2,6-甲苯二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯。
1,6-六亞甲基二異氰酸酯的化學性質(zhì)非?；顫?，能與水、醇及胺等含活潑氫化合物反應，從而能不斷調(diào)節(jié)氧化鈣的活性，且為氧化鈣提供疏水性提供保證。
1-異氰酸基-3,3,5-三甲基-5-異氰酸基甲基-環(huán)己烷參與反應的活性基團較多，多個烷基鏈能賦予氧化鈣的良好的疏水性，多個異氰酸酯基團能為碳化抑制劑提供較高的粘接強度和沖擊韌性，能賦予下游的防碳化涂料等產(chǎn)品更優(yōu)異的力學性能。能賦予氧化鈣的優(yōu)良的疏水性以及化學穩(wěn)定性。
多異氰酸酯的低聚物、多異氰酸酯的聚合物、多異氰酸酯的衍生物、具有基于多異氰酸酯的異氰酸酯基團的聚氨酯聚合物都是能同時提供烷基鏈與異氰酸酯基團的物質(zhì)。能對碳化抑制劑的疏水性與力學、化學等性能提供保證。
進一步地，在本發(fā)明較佳實施例中，碳化抑制劑呈粉末狀。粉末狀的碳化抑制劑能增大抑制劑與其下游產(chǎn)品防碳化涂料之間的接觸面積，使得防碳化涂料中的其他原料與碳化抑制劑之間充分的混合，從而幫助防碳化涂料滲透到混凝土內(nèi)部時，碳化抑制劑能起到深層的、均勻地防碳化作用，以增強防碳化涂料在混凝土中的防碳化性能。當然，在本發(fā)明的其他實施例中，碳化抑制劑的形態(tài)可以根據(jù)具體需求進行選擇，本發(fā)明不做限定。
綜上，在本發(fā)明的較佳實施例中，碳化抑制劑呈粉末狀，并且碳化抑制劑包括由氧化鈣經(jīng)過表面疏水改性且具有烷基鏈的改性氧化鈣。改性氧化鈣主要由重量比為98:2的氧化鈣與多異氰酸酯制成。多異氰酸酯選自4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,2'-二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種或多種。
具體地，粉末狀的碳化抑制劑能增大抑制劑與其下游產(chǎn)品防碳化涂料之間的接觸面積，使得防碳化涂料中的其他原料與碳化抑制劑之間充分的混合，從而幫助防碳化涂料滲透到混凝土內(nèi)部時，碳化抑制劑能起到深層的、均勻地防碳化作用。采用重量比為98:2的的氧化鈣與多異氰酸酯制成的碳化抑制劑防碳化性能較好。選擇二苯基甲烷二異氰酸酯的同分異構(gòu)體中的一種或多種，不僅可以帶入的烷基鏈能賦予氧化鈣的良好的疏水性，還可以帶入的異氰酸酯基團以其為原料制備的碳化抑制劑有較高的粘接強度和沖擊韌性，能賦予下游的防碳化涂料等產(chǎn)品更優(yōu)異的力學性能。
本發(fā)明提供的碳化抑制劑的制備方法，包括將氧化鈣與多異氰酸酯按照95～99:5～1的重量比混合。在此重量比范圍之內(nèi)，多異氰酸酯改性氧化鈣后的疏水性氧化鈣的疏水性更好。優(yōu)選地，當氧化鈣與多異氰酸酯按照98:2的重量比混合時，疏水性氧化鈣的疏水性能最佳。
進一步地，在本發(fā)明較佳實施例中，碳化抑制劑的制備方法還包括將氧化鈣與多異氰酸酯按照一定比例混合后，進行球磨作業(yè)。球磨作業(yè)通過球磨機進行。通過球磨作業(yè)后的碳化抑制劑呈粉末狀。粉末狀的碳化抑制劑能增大抑制劑與其下游產(chǎn)品防碳化涂料之間的接觸面積，使得防碳化涂料中的其他原料與碳化抑制劑之間充分的混合，從而幫助防碳化涂料滲透到混凝土內(nèi)部時，碳化抑制劑能起到深層的、均勻地防碳化作用，以增強防碳化涂料在混凝土中的防碳化性能。當然，在本發(fā)明的其他實施例中，球磨機也可以采用能提供相同作用的產(chǎn)品替代，例如粉磨機等，本發(fā)明不做限定。
具體地，球磨作業(yè)的時間為1～40min。優(yōu)選地，球磨時間為25～35min。
本發(fā)明提供的碳化抑制劑可以通過不使用有機溶劑的形式進行生產(chǎn)，從而避免了使用有機溶劑所帶來的環(huán)境的污染，大大降低了生產(chǎn)過程中對從業(yè)人員健康的危害。
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的特征和性能作進一步的詳細描述。
實施例1
本實施例提供的一種碳化抑制劑，其包括按照重量比為95:5的氧化鈣與多異氰酸酯。
其中，多異氰酸酯包括4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯。
一種的碳化抑制劑的制備方法，
首先，將氧化鈣與多異氰酸酯按照95:5的重量比混合。
其次，將氧化鈣與多異氰酸酯混合。
實施例2
本實施例中提供了一種碳化抑制劑的制備方法與實施例1提供的碳化抑制劑的制備方法的區(qū)別在于：
將氧化鈣與多異氰酸酯混合后，進行40min球磨作業(yè)。
實施例3
本實施例中提供了一種碳化抑制劑與實施例2提供的碳化抑制劑的區(qū)別在于：
本實施例提供的一種碳化抑制劑，其包括按照重量比為98:5的氧化鈣與多異氰酸酯。
其中，多異氰酸酯包括4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,2'-二苯基甲烷二異氰酸酯。
一種的碳化抑制劑的制備方法，
首先，將氧化鈣與多異氰酸酯按照98:5的重量比混合。
其次，將氧化鈣與多異氰酸酯混合后，進行28min球磨作業(yè)。
實施例4
本實施例中提供了一種碳化抑制劑與實施例2提供的碳化抑制劑的區(qū)別在于：
本實施例提供的一種碳化抑制劑，其包括按照重量比為99:5的氧化鈣與多異氰酸酯。
其中，多異氰酸酯包括2,6-甲苯二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯。
一種的碳化抑制劑的制備方法，
首先，將氧化鈣與多異氰酸酯按照99:5的重量比混合。
其次，將氧化鈣與多異氰酸酯混合后，進行1min球磨作業(yè)。
實施例5
本實施例中提供了一種碳化抑制劑與實施例4提供的碳化抑制劑的區(qū)別在于：
本實施例提供的一種碳化抑制劑，其包括按照重量比為95:1的氧化鈣與多異氰酸酯。
一種的碳化抑制劑的制備方法，
首先，將氧化鈣與多異氰酸酯按照95:1的重量比混合。
其次，將氧化鈣與多異氰酸酯混合后，進行25min球磨作業(yè)。
實施例6
本實施例中提供了一種碳化抑制劑與實施例4提供的碳化抑制劑的區(qū)別在于：
本實施例提供的一種碳化抑制劑，其包括按照重量比為98:1的氧化鈣與多異氰酸酯。
一種的碳化抑制劑的制備方法，
首先，將氧化鈣與多異氰酸酯按照98:1的重量比混合。
其次，將氧化鈣與多異氰酸酯混合后，進行35min球磨作業(yè)。
實施例7
本實施例中提供了一種碳化抑制劑與實施例4提供的碳化抑制劑的區(qū)別在于：
本實施例提供的一種碳化抑制劑，其包括按照重量比為99:1的氧化鈣與多異氰酸酯。
一種的碳化抑制劑的制備方法，
首先，將氧化鈣與多異氰酸酯按照99:1的重量比混合。
其次，將氧化鈣與多異氰酸酯混合后，進行30min球磨作業(yè)。
實施例8
本實施例中提供了一種碳化抑制劑與實施例4提供的碳化抑制劑的區(qū)別在于：
本實施例提供的一種碳化抑制劑，其包括按照重量比為98:2的氧化鈣與多異氰酸酯。
一種的碳化抑制劑的制備方法，
首先，將氧化鈣與多異氰酸酯按照98:2的重量比混合。
其次，將氧化鈣與多異氰酸酯混合后，進行32min球磨作業(yè)。
實施例9
本實施例中提供了一種碳化抑制劑與實施例2提供的碳化抑制劑的區(qū)別在于：
本實施例提供的一種碳化抑制劑，其包括按照重量比為98:2的氧化鈣與多異氰酸酯。
一種的碳化抑制劑的制備方法，
首先，將氧化鈣與多異氰酸酯按照98:2的重量比混合。
其次，將氧化鈣與多異氰酸酯混合后，進行35min球磨作業(yè)。
對比例1
市面上購買的SPU防碳化涂料，此防碳化涂料采用的碳化抑制劑為未經(jīng)過疏水處理的氧化鈣。
試驗例1
實施例1～8中的碳化抑制劑制成防碳化涂料，與對比例1提供的防碳化涂料，并且在相同的溫度、濕度等條件下在混凝土表面進行涂刷，并在80天內(nèi)對混凝土表面的防碳化涂料按照GB/T19250-2013，GB/T50082-2009進行碳化深度檢測，檢測結(jié)果如下表：
表1.碳化深度檢測結(jié)果
根據(jù)表1所示數(shù)據(jù)可知：本發(fā)明的實施例所提供的碳化抑制劑所制備的防碳化涂料運用到混凝土后的碳化深度遠遠低于同時段的對比例1所提供的現(xiàn)有的防碳化涂料的碳化深度。
同時，根據(jù)實施例1～9所顯示的數(shù)據(jù)可知，本發(fā)明所實施例所提供的碳化抑制劑制成的防碳化涂料運用到混凝土之后，混凝土在56天內(nèi)均未被碳化。由此可知，本發(fā)明提供的碳化抑制劑具有長效的混凝土防碳化效果。
其次，由上述表1可知，選用4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,2'-二苯基甲烷二異氰酸酯中的任意一種或多種為多異氰酸酯來源，將重量比為98:2的氧化鈣與多異氰酸酯通過混合、球磨得到的碳化抑制劑(粉料)具有更好的防碳化性能。
綜上所述，本發(fā)明實施例提供了一種碳化抑制劑及其制備方法。此種碳化抑制劑解決了現(xiàn)有技術(shù)中的防碳化性能較差的問題。通過多異氰酸酯對氧化鈣進行改性，保證了氧化鈣的疏水性以及化學穩(wěn)定性，同時賦予了氧化鈣活性，提高了碳化抑制劑的防碳化性能。并且，使用過程中未采用溶劑，避免了使用有機溶劑所帶來的環(huán)境的污染，從而避免了對從業(yè)人員健康的危害。此種碳化抑制劑的制備方法，將氧化鈣與多異氰酸酯簡單混合即可制得，節(jié)約了制備時間，提高了制備效率，進而可以提高經(jīng)濟收益。
以上所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。