[發(fā)明專利]一種陽(yáng)離子型電遷移性咪唑啉季銨鹽及其應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210425608.X
• 申請(qǐng)日: 2012-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102924379A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋江雄;費(fèi)飛龍;余其俊;艾志勇;胡捷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C07D233/06
• 分類號(hào): C07D233/06;C07D233/18;C04B24/12;C04B103/61
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及阻銹劑領(lǐng)域，特別涉及一種陽(yáng)離子型電遷移性咪唑啉季銨鹽及在混凝土鋼筋防護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用。

背景技術(shù)

混凝土因具有成本低廉、堅(jiān)固耐用，且材料來(lái)源廣泛等優(yōu)點(diǎn)，被各個(gè)領(lǐng)域建筑工程普遍采用，并已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑中使用最為廣泛的材料。但其在環(huán)境作用下會(huì)發(fā)生多種形式的損傷乃至破壞。Metha教授在1991年召開(kāi)的第二屆混凝土耐久性國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上作的題為《混凝土耐久性─50年進(jìn)展》的主題報(bào)告中指出：“當(dāng)今世界上混凝土破壞的原因按重要性遞降順序排列是：鋼筋腐蝕、寒冷氣候下的凍害、侵蝕環(huán)境下的物理化學(xué)作用。”

據(jù)《中國(guó)腐蝕調(diào)查報(bào)告》資料，我國(guó)2010年由于鋼筋腐蝕而導(dǎo)致的損失逾13000億元人民幣，約占國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值的4%。華南18座海港碼頭、引橋使用7～25年，腐蝕破壞89%，61座混凝土水閘使用23年，腐蝕破壞87%。我國(guó)人民大會(huì)堂，因在1959年建造時(shí)摻加了氯鹽作為防凍劑，梁柱中鋼筋腐蝕嚴(yán)重，在1994-1995年的大修中，梁的修復(fù)費(fèi)為1300元/m，總修復(fù)費(fèi)用達(dá)上億元。建于1979年的北京西直門(mén)立交橋，由于撒除冰鹽造成的“鹽害”導(dǎo)致鋼筋銹蝕，于1999年拆除重建，重修費(fèi)用為3000萬(wàn)元。英國(guó)統(tǒng)計(jì)了271個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)劣化破壞事例，就引起破壞的原因與發(fā)生頻率而言，鋼筋銹蝕占全部事例的55%，是引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)破壞的主要因素。其中，環(huán)境中氯鹽的污染引起鋼筋銹蝕占全部破壞事例的33%，屬首要破壞因素。由此可見(jiàn)，開(kāi)展鋼筋銹蝕的防治研究，尤其對(duì)服役期間且正遭受氯離子侵害作用的鋼筋混凝土，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的防銹和修復(fù)方法的研究具有重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

針對(duì)鋼筋銹蝕問(wèn)題，工程上一般采用“以防為主”的措施，如提高混凝土密實(shí)性、摻摻合料、鋼筋表面涂層、陰極保護(hù)、摻阻銹劑等，各種方法具體可以分為電化學(xué)方法和非電化學(xué)方法。電化學(xué)方法包括：陰極保護(hù)、電化學(xué)除鹽和再堿化；非電化學(xué)方法包括：補(bǔ)丁修補(bǔ)、涂層防護(hù)、阻銹劑和特種鋼筋。但是電化學(xué)方法存在以下缺點(diǎn)：（1）需要配備輔助裝置，如電極、蓄電池等；（2）勞動(dòng)強(qiáng)度大，成本高；（3）容易導(dǎo)致更加危險(xiǎn)的“二次腐蝕”。非電化學(xué)方法也存在如下缺點(diǎn)：（1）只能在新拌混凝土中加入，對(duì)于已建混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)效；（2）不是無(wú)損修復(fù)，修復(fù)后影響外觀；（3）阻銹劑由低擴(kuò)散性的無(wú)機(jī)阻銹劑構(gòu)成，在混凝土中遷移速度過(guò)慢；（4）阻銹劑本身存在對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，如亞硝酸鈉的生物毒性與致癌性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種陽(yáng)離子型電遷移性咪唑啉季銨鹽。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述陽(yáng)離子型電遷移性咪唑啉季銨鹽應(yīng)用，既能應(yīng)用于新建混凝土結(jié)構(gòu)，又能應(yīng)用于已建混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋修復(fù)；屬于無(wú)損修復(fù)，遷移速度快且環(huán)境友好。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種陽(yáng)離子型電遷移性咪唑啉季銨鹽，具有以下分子結(jié)構(gòu)：

其中，R，R均表示C4～C17碳鏈。

上述的陽(yáng)離子型電遷移性咪唑啉季銨鹽的應(yīng)用：用于鋼筋混凝土的阻銹防護(hù)。

所述用于鋼筋混凝土的阻銹防護(hù)，其具體過(guò)程為：

在混凝土表面布置陽(yáng)極材料，以鋼筋為陰極，在電場(chǎng)作用下將陽(yáng)離子電遷移性鋼筋阻銹劑驅(qū)動(dòng)進(jìn)入混凝土內(nèi)部，同時(shí)將混凝土內(nèi)部誘發(fā)鋼筋銹蝕的氯離子驅(qū)趕出混凝土內(nèi)部。

所述陽(yáng)離子型電遷移性咪唑啉季銨鹽通過(guò)以下方法制得：（1）通過(guò)C5～C18的脂肪酸與二乙烯三胺合成咪唑啉；（2）將摩爾比為1：（1.0～1.2）咪唑啉與季銨化試劑（氯乙酸鈉、環(huán)氧氯丙烷、環(huán)氧乙烷、氯乙酸乙醇銨鹽、3-氯-2-羥基丙磺酸鈉），在溫度為70～90℃、pH值3～4的條件下進(jìn)行陽(yáng)離子化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為6～8h，得到陽(yáng)離子型電遷移性咪唑啉季銨鹽。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

（1）本發(fā)明制備的陽(yáng)離子型電遷移性咪唑啉季銨鹽用作混凝土鋼筋阻銹劑，既能應(yīng)用于新建混凝土結(jié)構(gòu)，又能應(yīng)用于已建混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋修復(fù)，技術(shù)施工勞動(dòng)強(qiáng)度較低，成本較小，屬于無(wú)損修復(fù)，修復(fù)結(jié)束后不影響外觀；能有效避免電化學(xué)鋼筋修復(fù)過(guò)程中危險(xiǎn)的“二次腐蝕”傾向。

（2）本發(fā)明的制備的陽(yáng)離子型電遷移性咪唑啉季銨鹽由高遷移性的帶電荷有機(jī)物構(gòu)成，用作混凝土鋼筋阻銹劑時(shí)，能在電場(chǎng)作用下能夠快速遷移到鋼筋表面，吸附、生成保護(hù)膜；對(duì)含高濃度氯鹽（3.5%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）模擬混凝土孔溶液中鋼筋銹蝕的緩蝕率超過(guò)40％，40V電場(chǎng)作用15天可遷移滲透至混凝土內(nèi)部50mm深處。