[發明專利]一種類沸石鋅基咪唑酯金屬有機框架鋼筋阻銹劑及制備方法與應用

有效

• 申請號: 202011572950.3
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112679749B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 胡捷;王羊洋;黃錦圳;張漳敏;馬玉瑋;黃浩良;韋江雄;余其俊
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;C04B24/40;C04B103/61
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明屬于混凝土工程用鋼筋阻銹劑領域，公開了一種類沸石鋅基咪唑酯金屬有機框架鋼筋阻銹劑及制備方法與應用，采用鋅離子作金屬結點，與咪唑類有機配體通過配位自組裝形成類沸石鋅基咪唑酯鋼筋阻銹劑，其中，所述類沸石鋅基咪唑酯MOFs的結構式為：其中R為甲基、硝基、甲酰基中的一種。本發明利用類沸石鋅基咪唑酯MOFs在混凝土高堿性條件下化學穩定性高，在鋼筋表面強吸附作用強以及吸附成膜后疏水性大等優點，對混凝土內部鋼筋起到高效的阻銹作用。

技術領域

本發明屬于鋼筋混凝土阻銹劑領域，更具體地，涉及一種類沸石鋅基咪唑酯金屬有機框架鋼筋阻銹劑及制備方法與應用。

背景技術

鋼筋混凝土被廣泛應用于建設工程領域，但是當外界侵蝕性介質(尤其是氯離子)通過混凝土多孔結構滲透到鋼筋表面并累積時，會造成混凝土中的鋼筋發生銹蝕破壞，銹蝕產物的累積可以進一步引發混凝土的開裂剝落，從而嚴重降低鋼筋混凝土結構的耐久性。在新拌混凝土中內摻有機鋼筋阻銹劑被認為是抑制混凝土中鋼筋銹蝕最為經濟高效，可操作性最強的技術手段，在工程建設領域得到了廣泛應用。但是，傳統有機鋼筋阻銹劑阻銹效率較低，會對混凝土材料性能產生負面影響且具有一定的毒性，因此亟需一種適用于鋼筋混凝土的新型高效、綠色環保的有機鋼筋阻銹劑。

金屬有機框架(MOFs)材料是一類新型多孔晶態雜化材料，該材料由金屬離子(團簇)作為結點與有機連接體通過配位并向外拓撲形成規則網狀結構。由于MOFs具有超分子結構、孔隙率高、比表面積大、孔隙可調等獨特優勢，因此被廣泛應用于能源轉換、吸附分離、分子傳輸等領域。其中類沸石鋅基咪唑酯MOFs同時兼具結構穩定，疏水性強，環保無害以及含有大量π電子體系等強吸附位點的特點，因此通過調控該材料的形貌及尺寸可以滿足建設工程領域對混凝土中鋼筋阻銹劑的要求。Lai等人 (doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.773-774.1133)利用溶劑熱合成法制備出類沸石鋅基咪唑酯MOFs，但是該方法得到的晶體粒徑過大(～1μm)，難以滿足上述的強吸附性要求，同時大量非水溶劑的使用并不符合綠色化學的發展方向；此外，目前尚未見到類沸石鋅基咪唑酯MOFs作為鋼筋阻銹劑應用于混凝土領域的相關報道。

發明內容

針對現有鋼筋混凝土阻銹劑的阻銹效率較低、會對混凝土材料性能產生負面影響及具有一定毒性的問題，本發明的目的在于提供一種類沸石鋅基咪唑酯金屬有機框架(MOFs型)鋼筋阻銹劑及制備方法與應用，采用類沸石鋅基咪唑酯MOFs作為主體材料，利用類沸石鋅基咪唑酯結構穩定，疏水性強，環保無害以及含有大量π電子體系等強吸附位點的特點，可以對混凝土中鋼筋起到高效的阻銹作用。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于MOFs的鋼筋阻銹劑，將類沸石鋅基咪唑酯MOFs材料干燥研磨后得到粉狀鋼筋阻銹劑并密閉存儲，使用前按需稱量粉劑加入混凝土用膠凝材料中并充分預攪拌，然后再與其他原材料共攪。

上述類沸石鋅基咪唑酯金屬有機框架鋼筋阻銹劑具有如下式所示的結構式，

所述R為甲基、硝基、甲酰基中的一種。

本發明提供了上述類沸石鋅基咪唑酯金屬有機框架鋼筋阻銹劑的制備方法，包括以下步驟：

以鋅化物和咪唑類有機配體為原料反應生成具有如下式所示的類沸石鋅基咪唑酯MOFs：

所述R為甲基、硝基、甲酰基中的一種；并且，所述原料中鋅離子與咪唑類有機配體兩者的摩爾比滿足1:60～80；

進一步地，所述反應具體為將鋅化物和咪唑類有機配體分別溶于相應溶劑中，反應開始前，應控制溶液體系中鋅離子濃度為0.04～0.05mol/L，將鋅化物溶液逐滴滴入咪唑類有機配體溶液中并在25～27℃下持續攪拌反應23～25小時得到含類沸石鋅基咪唑酯金屬有機框架鋼筋阻銹劑的混合液；