糖苷酮鋼筋阻銹劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種糖苷酮鋼筋阻銹劑及其制備方法，屬有機(jī)鋼筋阻銹劑技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋼筋混凝土在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中被廣泛使用，但混凝土長壽命、高耐久仍是一個未 能攻克的難題，影響混凝土耐久性的主要因素是鋼筋銹蝕。鋼筋銹蝕使建筑物的服役壽命 大大縮短，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時也使得建筑工程存在安全隱患，嚴(yán)重威脅人民群眾 的生命財產(chǎn)安全。鋼筋的銹蝕涉及一系列化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)，混凝土的碳化及cr的滲入是 造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性能失效的重要原因。因此，對鋼筋進(jìn)行保護(hù)，實現(xiàn)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的 高性能和耐久性，成為了一個亟待解決的問題。
[0003]減緩或阻止鋼筋銹蝕的方法有很多，包括:鋼筋表面涂覆、陰極保護(hù)、電化學(xué)除氯 以及使用阻銹劑等。其中，鋼筋阻銹劑是一種施工方便且經(jīng)濟(jì)、有效的阻銹方法。早期的阻 銹劑主要有苯甲酸鈉，亞硝酸鹽或鉻酸鹽等。其中，亞硝酸鹽由于具有優(yōu)異的阻銹性能，在 工程上有較長的應(yīng)用史。但是當(dāng)其用量不夠時，反而會引起嚴(yán)重的局部腐蝕。此外，亞硝酸 鹽是強(qiáng)致癌物，按環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求，在歐洲大部分國家已經(jīng)明確禁用此類阻銹劑。
[0004] 為了減少阻銹劑對生態(tài)環(huán)境的不良影響，有機(jī)鋼筋阻銹劑應(yīng)運(yùn)而生，這類阻銹劑 可在鋼筋表面形成保護(hù)膜分子層，減緩或阻止鋼筋銹蝕。目前常見的市售有機(jī)阻銹劑中主 要組分是有機(jī)胺或醇胺，這些物質(zhì)一般具有較高的飽和蒸汽壓，易揮發(fā)，有效利用率無法保 證。為了確保持續(xù)的保護(hù)作用，往往摻量較大，導(dǎo)致成本增加。此外，有機(jī)胺或醇胺的阻銹性 能也存在爭議，有研究表明，有機(jī)阻銹劑中的常用組分N，N_二甲基乙醇胺(DMEA)并不能提 高臨界氯離子濃度，即不能延緩銹蝕的發(fā)生(Materials and Corrosion，2010,61,802-809)，醇胺類阻銹劑對于已發(fā)生銹蝕的鋼筋也起不到保護(hù)作用（Cement and Concrete Research, 2007,37,972-977)，胺類只能通過氮的孤對電子與鐵作用，在鋼筋表面的吸附能 力不強(qiáng)，阻銹效果并不理想(Corrosion Science ,2009,51,2959-2968)。另外，這類阻銹劑 很少單獨(dú)使用，往往與其他組分復(fù)配。如中國專利CN101007717A公開了 一種由醇胺、酸的水 溶液組成的鋼筋阻銹劑，這樣可能導(dǎo)致混凝土的堿度下降，從而引起鈍化膜的加速溶解。有 些專利中為了彌補(bǔ)其阻銹性能不足的缺陷，也會加入亞硝酸鹽和鎢酸鈉等無機(jī)鹽，所以并 不環(huán)保。根據(jù)《中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報》海洋資源可持續(xù)循環(huán)利用的要求，阻銹劑的開發(fā)在 確保阻銹性能的同時，也應(yīng)避免對生態(tài)環(huán)境的不利影響。
[0005] 將天然小分子生物材料或合成制劑作為阻銹劑，不僅價格低廉、對環(huán)境友好，而且 對人體無害。其中，糖屬于多羥基化合物，可與金屬離子形成良好的配位鍵，將糖分子進(jìn)行 結(jié)構(gòu)改造以獲得高效阻銹、環(huán)境友好的新型阻銹劑是值得深入研究的課題。目前，糖與其他 分子鍵合構(gòu)建阻銹劑的報道并不多，較早的例子是楊懷玉等人開發(fā)的阻銹劑(Corrosion Science ,2012,54,193-200;中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報，2014,34,125-130;CN103880316A)，其在 鋼筋表面可通過化學(xué)吸附抵御氯離子的侵蝕，同時可增強(qiáng)表面鈍化膜的穩(wěn)定性和致密性， 不過該分子的合成需要l〇〇°C以上的高溫，并且需要加入酸性催化劑，反應(yīng)后期需加入強(qiáng)堿 中和，操作繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的
[0007] 本發(fā)明的一個目的是提供一種糖苷酮鋼筋阻銹劑，本發(fā)明的糖苷酮鋼筋阻銹劑不 僅結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，阻銹效率高，同時制備方法簡單，易于工業(yè)化，對環(huán)境友好，生產(chǎn)成本低。
[0008] 本發(fā)明的另一個目的是上述糖苷酮鋼筋阻銹劑的制備方法。
[0009] 發(fā)明概述
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)可知，葡萄糖季戊四醇糖苷屬于C-O糖苷，容易水解（Chemical Communications ,2000,2049-2050)，混凝土孔隙液的強(qiáng)堿性環(huán)境將使水解反應(yīng)更快。而C-C 糖苷具有很高的穩(wěn)定性，在堿性條件下不易水解，將其作為阻銹劑使用不僅阻銹效率高，而 且可達(dá)到長期保護(hù)鋼筋的目的。
[0011] 在本發(fā)明的第一方面，提供了一種糖苷酮鋼筋阻銹劑，由如下組分按照重量百分 比混合而成:糖苷酮15 %-30%、有機(jī)胺5 %-15%，余量為水；
[0012]其中糖苷酮的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如式⑴所示：
[0014] 其中，所述的有機(jī)胺應(yīng)為可以溶于水的有機(jī)胺，種類選擇可以按照常用的鋼筋阻 銹劑組分進(jìn)行選擇。本發(fā)明采用的優(yōu)選的有機(jī)胺為，乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N_二甲 基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、聚乙烯亞 胺中的一種或兩種以上的混合物，其中聚乙烯亞胺的分子量優(yōu)選為600-10000,更優(yōu)選為 600-1800。
[0015] 其中，所述糖苷酮由葡萄糖與乙酰丙酮在堿促進(jìn)下的腦文格縮合反應(yīng)（即 Knoevenagel縮合反應(yīng))得到。
[0016] 按照如下反應(yīng)式得到：
[0018]優(yōu)選的，上述腦文格縮合反應(yīng)溶劑為水，堿為水溶性的無機(jī)堿或者有機(jī)堿，優(yōu)選為 碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、或乙醇鈉。本發(fā)明在水為溶劑條 件下即可反應(yīng)，可以避免對環(huán)境不友好的有機(jī)溶劑。腦文格縮合反應(yīng)為本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)人 員熟知的反應(yīng)(Chemical Communi cat ions ,2000,2049-2050 )，本發(fā)明只需要選擇溶劑為水 即可。本發(fā)明的反應(yīng)條件優(yōu)選為，所述葡萄糖與乙酰丙酮添加量的摩爾比為I: (I.o-l.2)， 葡萄糖與堿的摩爾比為1: (0.5-2.0)。所述腦文格縮合反應(yīng)溫度優(yōu)選為50-100°C，反應(yīng)時間 為2-15h〇
[0019] 在本發(fā)明的另一方面，還提供了上述糖苷酮鋼筋阻銹劑的制備方法，包括如下步 驟:將15%-30%的糖苷酮、5%-15%的有機(jī)胺與余量的水混合，得到所述糖苷酮鋼筋阻銹 劑。
[0020] 優(yōu)選的，包括如下步驟：（1)在堿促進(jìn)作用下，將葡萄糖與乙酰丙酮進(jìn)行腦文格縮 合反應(yīng)，提純后得到如式(I)所示的糖苷酮，所得糖苷酮為糖漿狀；
[0022] (2)將步驟（1)得到的糖苷酮與有機(jī)胺按照重量百分?jǐn)?shù)分別為糖苷酮15%_30%、 有機(jī)胺5%_15%直接在水中混合，即可得到所述糖苷酮鋼筋阻銹劑。
[0023] 優(yōu)選的，所述步驟(1)中的提純是指用乙醇溶解過濾后，除去溶劑得到。
[0024] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0025] (1)本發(fā)明的糖苷酮鋼筋阻銹劑不僅阻銹效率高，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、持續(xù)性好，可以 對鋼筋表面持續(xù)阻銹。
[0026] (2)本發(fā)明的糖苷酮鋼筋阻銹劑綠色環(huán)保，對環(huán)境友好。
[0027] (3)本發(fā)明糖苷酮鋼筋阻銹劑的制備工藝簡單，無需嚴(yán)苛條件，且以水為溶劑，適 合工業(yè)生產(chǎn);而且原料易得，生產(chǎn)成本低，具有很強(qiáng)的實用性。
[0028] 說明書附圖
[0029] 圖1為實施例1-5制得糖苷酮的紅外光譜圖；
[0030] 圖2為應(yīng)用實施例中不同時間鋼筋腐蝕電流的變化。
【具體實施方式】
[0031] 接下來結(jié)合實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但本發(fā)明絕不局 限于此，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
[0032] 本發(fā)明實施例中使用的其余原料均為市售原料，且所有的百分比含量均為重量百 分比。
[0033] 實施例1
[0034] (1)將36g(0 · 2mol)葡萄糖加入到圓底燒瓶中，隨后依次加入27g(0 · 25mol)碳酸 鈉、IOOmL水、21mL(0.2mol)乙酰丙酮，磁力攪拌條件下在90°C反應(yīng)2小時，冷至室溫，旋轉(zhuǎn)蒸 發(fā)除去溶劑，再溶于乙醇中，過濾除去不溶于乙醇的無機(jī)鹽，除去乙醇后，即得糖苷酮。 [0035]將上述方法制得的糖苷酮進(jìn)行紅外分析，紅外光譜圖如圖1中的譜線1所示。 3332CHT 1是糖苷酮中糖環(huán)羥基的O-H伸縮振動，2921CHT1是糖苷酮分子中的飽和C-H伸縮振 動，1707CHT 1是糖苷酮分子中C = O的伸縮振動，