[发明专利]阳离子型电迁移性咪唑啉系混凝土钢筋阻锈剂的制备方法及制备装置

说明书

技术领域

本发明涉及钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀防护领域，特别涉及一种阳离子型电迁移性咪唑啉系混凝土钢筋阻锈剂的制备方法及其制备装置。

背景技术

混凝土因具有成本低廉、坚固耐用，且材料来源广泛等优点，被各个领域建筑工程普遍采用，并已经成为现代建筑中使用最为广泛的材料。但其在环境作用下会发生多种形式的损伤乃至破坏。Metha教授在1991年召开的第二届混凝土耐久性国际学术会议上作的题为《混凝土耐久性─50年进展》的主题报告中指出：“当今世界上混凝土破坏的原因按重要性递降顺序排列是：钢筋腐蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境下的物理化学作用。”

据《中国腐蚀调查报告》资料，我国2010年由于钢筋腐蚀而导致的损失逾13000亿元人民币，约占国民经济生产总值的4%。华南18座海港码头、引桥使用7～25年，腐蚀破坏89%，61座混凝土水闸使用23年，腐蚀破坏87%。我国人民大会堂，因在1959年建造时掺加了氯盐作为防冻剂，梁柱中钢筋腐蚀严重，在1994-1995年的大修中，梁的修复费为1300元/m，总修复费用达上亿元。建于1979年的北京西直门立交桥，由于撒除冰盐造成的“盐害”导致钢筋锈蚀，于1999年拆除重建，重修费用为3000万元。英国统计了271个混凝土结构劣化破坏事例，就引起破坏的原因与发生频率而言，钢筋锈蚀占全部事例的55%，是引起钢筋混凝土结构破坏的主要因素。其中，环境中氯盐的污染引起钢筋锈蚀占全部破坏事例的33%，属首要破坏因素。由此可见，开展钢筋锈蚀的防治研究，尤其对服役期间且正遭受氯离子侵害作用的钢筋混凝土，采取技术上可行、经济上合理的防锈和修复方法的研究具有重大的社会和经济价值。

针对钢筋锈蚀问题，工程上一般采用“以防为主”的措施，如提高混凝土密实性、掺掺合料、钢筋表面涂层、阴极保护、掺阻锈剂等，各种方法具体可以分为电化学方法和非电化学方法。电化学方法包括：阴极保护、电化学除盐和再碱化；非电化学方法包括：补丁修补、涂层防护、阻锈剂和特种钢筋。但是电化学方法存在以下缺点：（1）需要配备辅助装置，如电极、蓄电池等；（2）劳动强度大，成本高；（3）容易导致更加危险的“二次腐蚀”。非电化学方法也存在如下缺点：（1）只能在新拌混凝土中加入，对于已建混凝土结构无效；（2）不是无损修复，修复后影响外观；（3）阻锈剂由低扩散性的无机阻锈剂构成，在混凝土中迁移速度过慢；（4）阻锈剂本身存在对环境的负面影响，如亚硝酸钠的生物毒性与致癌性。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种阳离子型电迁移性咪唑啉系混凝土钢筋阻锈剂的制备方法，本发明的阻锈剂既能应用于新建混凝土结构，又能应用于已建混凝土结构的钢筋修复；属于无损修复，迁移速度快且环境友好。

本发明的另一目的在于提供实现上述阳离子型电迁移性咪唑啉系混凝土钢筋阻锈剂的制备方法的制备装置。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种阳离子型电迁移性咪唑啉系混凝土钢筋阻锈剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）利用C₅～C₁₈的脂肪酸与二乙烯三胺合成咪唑啉；

（2）将摩尔比为1：（1.0～1.2）咪唑啉与季铵化试剂，在温度为70～90℃、pH值3～4的条件下进行阳离子化反应，反应时间为6～8h，得到阳离子型电迁移性咪唑啉系混凝土钢筋阻锈剂。

步骤（1）所述利用C₅～C₁₈的脂肪酸与二乙烯三胺合成咪唑啉，具体为：

将摩尔比为（1.0～1.3）：1的C₅～C₁₈的脂肪酸和二乙烯三胺，依次在140～170℃下经2～4h的酰化反应、在180～210℃下经15～18h的环化反应，合成咪唑啉。

步骤（2）所述季铵化试剂为氯乙酸钠、环氧氯丙烷、环氧乙烷、氯乙酸乙醇铵盐、3-氯-2-羟基丙磺酸钠中的任意一种。

步骤（1）及步骤（2）的反应过程中均通入氮气。

实现上述阳离子型电迁移性咪唑啉系混凝土钢筋阻锈剂的制备方法的装置，包括烧瓶、磁力搅拌器，还包括分水器和冷凝器；

所述烧瓶的第一烧瓶口与分水器的一端与连接，所述冷凝器设于分水器之上，与分水器的另一端连接。

所述分水器中装有二甲苯，二甲苯的液面低于分水器的伸出弯管的下端5mm。

所述烧瓶的第二烧瓶口与氮气供气管相连通。

与现有技术相比，本发明的具有以下优点和有益效果：