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CN110294681B - 一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂及其制备方法、应用 - Google Patents

一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂及其制备方法、应用 Download PDF

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CN110294681B CN201910143266.4A CN201910143266A CN110294681B CN 110294681 B CN110294681 B CN 110294681B CN 201910143266 A CN201910143266 A CN 201910143266A CN 110294681 B CN110294681 B CN 110294681B
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Abstract

本发明属于建筑材料领域，涉及一种钢筋阻锈剂，具体涉及一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂及其制备方法、应用。本发明的钢筋阻锈剂为具有联苯基疏水链和季铵基团亲水链结构的有机物，以联苯基团为疏水链，起到稳定分子结构的作用，同时可覆盖于钢铁表面，阻碍水分子与钢筋接触；季铵基团为亲水端，提供足够的电荷密度，使其在钢筋表面键合。阻锈剂的合成，需要4‑羟基联苯，氢氧化钠，甲苯，乙腈，乙醇，N,N,N',N'‑四甲基‑1,6‑己二胺和卤代烷经特定工艺制备而成。本发明所制备产品为白色粉末，易溶于水，可用于既有混凝土结构表面处理，具有优异的阻锈效果，可有效阻止或延缓氯离子对混凝土中钢筋锈蚀，且对混凝土性能无不利影响。

Description

一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂及其制备方法、应用
技术领域
本发明属于建筑材料领域，涉及一种钢筋阻锈剂，具体涉及一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂及其制备方法、应用。
背景技术
钢筋混凝土作为最主要的土木工程结构，建设规模越来越大。然而，随着全球气候变化以及混凝土服役环境的日趋恶劣，混凝土结构的腐蚀破坏将给国民经济带来巨大的损失。这其中钢筋锈蚀作为混凝土结构腐蚀破坏的主要原因，已经受到国内外科技工作者的广泛关注。而钢筋阻锈剂被认为是解决这一问题的有效、经济且方便的方法之一。
钢筋阻锈剂主要分为无机阻锈剂和有机阻锈剂。无机阻锈剂主要包括亚硝酸盐、铬酸盐等，形成较为成熟产品的主要是亚硝酸盐类钢筋阻锈剂。但亚硝酸盐类阻锈剂属于阳极型阻锈剂，此类阻锈剂的缺点是当用量不足时会产生局部腐蚀和加速腐蚀，被称作“危险性”阻锈剂，此外，加入亚硝酸盐使得新拌混凝土流动性下降等。
有机阻锈剂主要包括有机胺、醇胺、有机酸或酯等，由于其自身具有的环保、高效以及结构设计性强等优势，目前已成为国内外研究的热点，正逐步成为替代亚硝酸盐的新型阻锈剂。如公开号为CN102295426A提供了一种有机复合纳米直径海泡石纤维钢筋混凝土阻锈剂，通过有机膦酸盐类和苯骈三氮唑类组成复合型阻锈组分并通过阴离子分散剂改性，再与纳米直径海泡石纤维复合而成，实现在各种氯离子浓度和二氧化碳环境下对钢筋的防腐保护。美国Cortec公司申请的专利US5427819及瑞士Sika公司的欧洲专利EP340807也都公开了一种有机羧酸铵钢筋阻锈剂，可直接涂敷于混凝土表面，通过渗透或迁移形式在钢筋表面聚集，从而抑制钢筋的锈蚀。然而在实际工程中，既有有机阻锈剂阻锈防锈效果不够理想，很多学者和工程技术人员开展新型有机阻锈剂的研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂及其制备方法、应用，将本发明的联苯基双亲结构钢筋阻锈剂应用于钢筋混凝土时，能显著提高钢筋的防锈阻锈能力，并且对环境友好，具有批量应用的前景。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂，其为具有联苯基疏水链和季铵基团亲水链结构的有机物，其结构式如下：
Figure BDA0001979217040000021
其中，R0为
Figure BDA0001979217040000022
R1为(CH2)n，n＝4、6、8或10，R2为(CH2)6，R3为(CH2)m-1CH3[Br-]2，m＝6、8或10。本发明的钢筋阻锈剂，以联苯基团为疏水链，起到稳定分子结构的作用，同时可覆盖于钢铁表面，阻碍水分子与钢筋接触；季铵基团为亲水端，提供足够的电荷密度，使其在钢筋表面键合。通过两种分子基团的相互连接、调控和改变，使其具有优异的阻锈效果，可有效阻止或延缓氯离子对混凝土中钢筋的锈蚀，同时该类分子相比于有机磷、有机胺类阻锈剂更加环保、持久。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将4-羟基联苯和强碱加入到热乙醇中，再滴加二卤代烷，得到中间体M1；(2)将中间体M1与胺盐溶解在第一有机溶剂中，得到中间体M2；(3)将中间体M2和卤代烷溶解在第二有机溶剂中，得到联苯基双亲结构钢筋阻锈剂。利用本发明的制备方法，能够有效的制备钢筋阻锈剂，且步骤简单、易操作控制、易于实现大规模生产。
在本发明的再一方面，本发明还提供了一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的应用，该联苯基双亲结构钢筋阻锈剂在混凝土中的掺量相对胶凝材料为0.03-2.5wt％。本发明的钢筋阻锈剂为白色粉末，易溶于水，可用于既有混凝土结构表面处理，将其加入至混凝土中，可有效实现对混凝土内钢筋的腐蚀防护，且阻锈效果更加持久。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明的联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的阻锈机理示意图；
图2为本发明实施例1制得的联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的分子1H核磁图谱。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市场购买获得的常规产品。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂。根据本发明的实施例，该钢筋阻锈剂为具有联苯基疏水链和季铵基团亲水链结构的有机物，其结构式如下：
Figure BDA0001979217040000031
其中，R0为
Figure BDA0001979217040000032
R1为(CH2)n，n＝4、6、8或10，R2为(CH2)6，R3为(CH2)m-1CH3[Br-]2，m＝6、8或10。本发明的钢筋阻锈剂在钢筋表面的阻锈机理，如图1所示，以联苯基团为疏水链，起到稳定分子结构的作用，同时可覆盖于钢铁表面，阻碍水分子与钢筋接触，并减少环境中有害离子向钢筋表面的渗透，从而提高钢筋的耐腐蚀性能；季铵基团为亲水端，提供足够的电荷密度，使其在钢筋表面键合。通过两种分子基团的相互连接、调控和改变，使其具有优异的阻锈效果，可有效阻止或延缓氯离子对混凝土中钢筋的锈蚀，同时该类分子相比于有机磷、有机胺类阻锈剂更加环保、持久。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将4-羟基联苯和强碱加入到热乙醇中，再滴加二卤代烷，得到中间体M1。中间体M1的分子结构式为
R0-O-R1Br-
其中，R0为
Figure BDA0001979217040000041
R1为(CH2)n，n＝4、6、8或10。
在本发明的一些实施例中，二卤代烷在氮气气氛中滴加，并在85-100℃下加热回流24-48h；趁热过滤，并用热乙醇溶液反复洗涤滤渣，真空干燥，得到中间体M1。在本发明的一些实施例中，优选反应条件为在85-95℃下加热回流24-36h。
在本发明的一些实施例中，反应过程中的条件不受特别限制。在本发明的一些实施例中，在20-35rpm的速度下搅拌进行，有助于加快反应速度。
在本发明的一些实施例中，热乙醇的温度为60-70℃，热乙醇有助于原料的快速溶解。
在本发明的一些实施例中，经热乙醇溶液洗涤后的滤渣在65℃的真空干燥箱中干燥。
在本发明的一些实施例中，强碱的种类不做具体限制，本领域技术人员可根据实际情况灵活选择，在碱性环境下对混凝土中钢筋的阻锈效果更加显著；优选的，强碱可以为氢氧化钠或氢氧化钾。
在本发明的一些实施例中，4-羟基联苯和二卤代烷的摩尔比为1:2-1:10，具体可为1:2、1:3、1:3.7、1:4、1:5、1:5.3、1:6、1:7、1:7.2、1:8、1:9、1:10等。
在本发明的一些实施例中，二卤代烷不做特别限制；优选的，为1,4-二溴丁烷、1,6-二溴己烷、1,8-二溴辛烷、1,10-二溴葵烷和1,12-二溴十二烷中的至少一种。
(2)将中间体M1与胺盐溶解在第一有机溶剂中，得到中间体M2。中间体M2的分子结构式为：
Figure BDA0001979217040000051
其中，R0为
Figure BDA0001979217040000052
R1为(CH2)n，n＝4、6、8或10，R2为(CH2)6。
在本发明的一些实施例中，中间体M1和胺盐溶解在第一有机溶剂中，在60-85℃的温度下、氮气气氛中反应16-32h。优选的，在本发明的一些实施例中，中间体M1和胺盐溶解在第一有机溶剂中，在70-80℃的温度下、氮气气氛中反应24-30h。
在本发明的一些实施例中，反应过程中的条件不受特别限制。在本发明的一些实施例中，在20-35rpm的速度下搅拌进行，有助于加快反应速度。
在本发明的一些实施例中，第一有机溶剂的种类不受特别限制，本领域技术人员可以灵活选择。在本发明的一些实施例中，第一有机溶剂为乙腈和甲苯的混合溶液，乙腈和甲苯的体积比为1:1。
在本发明的一些实施例中，还进一步包括：产物冷却至室温后，加入乙醚并放入冰箱中冷却至产物完全析出，过滤并用乙醚反复洗涤滤渣，真空干燥，得到中间体M2。
在本发明的一些实施例中，滤渣在65℃的真空干燥箱中干燥。
在本发明的一些实施例中，中间体M1和胺盐的摩尔比为1:2-1:10，具体可为1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10等。
在本发明的一些实施例中，胺盐为N,N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺。
(3)将中间体M2和卤代烷溶解在第二有机溶剂中，得到联苯基双亲结构钢筋阻锈剂。联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的分子结构式如下：
Figure BDA0001979217040000053
其中，R0为
Figure BDA0001979217040000054
R1为(CH2)n，n＝4、6、8或10，R2为(CH2)6，R3为(CH2)m-1CH3[Br]2-，m＝6、8或10。
在本发明的一些实施例中，中间体M2和卤代烷溶解在第二有机溶剂中，并在90-100℃温度下、氮气气氛中反应12-18h。优选的，在本发明的一些实施例中，在90-95℃温度下、氮气气氛中反应16h。
在本发明的一些实施例中，反应过程中的条件不受特别限制。在本发明的一些实施例中，在20-35rpm的速度下搅拌进行，有助于加快反应速度。
在本发明的一些实施例中，第二有机溶剂的种类不受特别限制，本领域技术人员可以灵活选择。在本发明的一些实施例中，第二有机溶剂为乙腈。
在本发明的一些实施例中，还进一步包括：产物冷却至室温后，加入乙醚沉淀析出、放入冰箱中冷却，过滤并用乙醚反复洗涤滤渣，真空干燥，得到联苯基双亲结构钢筋阻锈剂。
在本发明的一些实施例中，滤渣在65℃的真空干燥箱中干燥。
在本发明的一些实施例中，中间体M2和卤代烷的摩尔比为1:2-1:10，具体可为1:2、1:2.7、1:3、1:4.5、1:5、1:5.4、1:6、1:7、1:7.6、1:8、1:9、1:10等。
在本发明的一些实施例中，卤代烷不做特别限制；优选的，为1-溴丁烷、1-溴己烷、1-溴辛烷、1-溴葵烷中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，该联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将4-羟基联苯和强碱加入到热乙醇中，再在氮气保护下滴加二卤代烷，其中4-羟基联苯和二卤代烷的摩尔比为1:2-1:10，并在85-100℃下加热回流24-48h；趁热过滤，并用热乙醇溶液将滤渣反复洗涤，真空干燥，得到中间体M1；
(2)将中间体M1与胺盐按1:2-1:10的摩尔比溶解在体积比为1:1的乙腈和甲苯的混合溶液中，在70-80℃的温度下、氮气气氛中反应24-30h，将产物冷却至室温后，加入乙醚，冰箱中冷却至产物完全析出，过滤并用乙醚反复洗涤，随后将其置于真空干燥箱中干燥，得到中间体M2；
(3)将中间体M2和卤代烷按1:2-1:10的摩尔比溶解在乙腈中，在90-100℃温度下、氮气气氛中反应12-18h，将产物冷却至室温后，加入乙醚沉淀析出，冷却，过滤并用乙醚反复洗涤，再将其置于真空干燥箱中干燥，得到联苯基双亲结构钢筋阻锈剂。
在本发明的再一方面，本发明还提供了一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的应用，该联苯基双亲结构钢筋阻锈剂可应用到新拌混凝土中或掺入到修补砂浆中的灌浆料使用，其在混凝土中的掺量相对胶凝材料为0.03-2.5wt％。本发明的钢筋阻锈剂为白色粉末，易溶于水，可用于既有混凝土结构表面处理，将其加入至混凝土中，可有效实现对混凝土内钢筋的腐蚀防护，且阻锈效果更加持久。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂，采用以下方法制备：
(1)将3g(17.64mmol)4-羟基联苯，2.25g氢氧化钾加入到150mL热乙醇中，在氮气保护下缓慢滴加23.25g(93.75mmol)1,6-二溴己烷，85℃加热回流24h。过滤，然后用热乙醇溶液将固体样品反复洗涤，在65℃真空干燥箱中真空干燥8h，得到较纯净的中间产物M1。中间产物M1的分子结构式如下：
R0-O-R1Br-
其中，R0为
Figure BDA0001979217040000071
R1为(CH2)6
(2)将4.5g(13.5mmol)M1与23.1g(135mmol)N,N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺溶解在120mL乙腈与甲苯的混合溶液(V乙腈:V甲苯＝1:1)，在65℃的条件下(N2保护)加热回流16h。将产物冷却至室温后，加入乙醚，冰箱中冷却至产物完全析出，过滤并用反复乙醚洗涤，随后将其置于65℃的真空干燥箱中干燥，得到纯净的中间产物M2。中间产物M2的分子结构式如下：
Figure BDA0001979217040000072
其中，R0为
Figure BDA0001979217040000073
R1为(CH2)6，R2为(CH2)6
(3)将4.05g(8.1mmol)M2与5.34g(21.6mmol)1-溴己烷溶解在75mL乙腈中，在95℃的条件下(N2保护)加热反应并搅拌16h。将产物冷却至室温后，加入乙醚沉淀析出，冷却，过滤并用乙醚反复洗涤，过滤后将其置于65℃的真空干燥箱中干燥，得到钢筋阻锈剂。该钢筋阻锈剂的分子结构式如下：
Figure BDA0001979217040000081
将实施例1制得的联苯基双亲结构钢筋阻锈剂进行1H NMR表征，其核磁图谱如图2所示。1H核磁谱图结果如下：1H NMR(400M，CDCl3)，δ(ppm)：7.45(m，4H，Ar-H)，6.95(m，4H，H-Ar-O)，4.06(m，4H，OCH2)，3.40(m，24H，CH3–N)，3.23(m，16H，CH2N)，1.74(m，16H，N-CH2-CH2)，1.69(t，4H，Ar-O-CH2-CH2)，1.37(m，4H，CH3-CH2)，1.30[s，40H，CH2-CH2-(CH2)6-CH2-CH2，N-(CH2)2-(CH2)2]，0.96(t，6H，CH2-CH3)。
实施例2
一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂，采用以下方法制备：
(1)将3g(17.64mmol)4-羟基联苯，2.25g氢氧化钾加入到150mL热乙醇中，在氮气保护下缓慢滴加20.25g(93.75mmol)1,4-二溴丁烷，80℃加热回流20h。然后趁热过滤，用热乙醇溶液将固体样品反复洗涤多次，在65℃真空干燥箱中真空干燥8h，得到较纯净的中间产物M1。中间产物M1的分子结构式如下：
R0-O-R1Br-
其中，R0为
Figure BDA0001979217040000082
R1为(CH2)4
(2)将3.43g(11.4mmol)M1与19.5g(114mmol)N,N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺溶解在105mL乙腈与甲苯的混合溶液(V乙腈:V甲苯＝1:1)，在65℃下(N2保护)加热回流24h。将产物冷却至室温后，加入乙醚冷却，过滤并用乙醚洗涤，过滤后将其置于65℃的真空干燥箱中干燥，得到纯净的中间产物M2。中间产物M2的分子结构式如下：
Figure BDA0001979217040000083
其中，R0为
Figure BDA0001979217040000084
R1为(CH2)4，R2为(CH2)6
(3)将3.54g(7.5mmol)M2与4.95g(30.0mmol)1-溴己烷溶解在90mL乙腈中，在95℃下(N2保护)加热反应并搅拌16h。将产物冷却至室温后，加入乙醚沉淀析出，过滤后用乙醚反复洗涤，将其置于65℃的真空干燥箱中干燥，得到钢筋阻锈剂。该钢筋阻锈剂分子结构式如下：
Figure BDA0001979217040000091
实施例3
一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂，采用以下方法制备：
(1)将3g(17.64mmol)4-羟基联苯，2.25g氢氧化钾加入到150mL热乙醇中，在氮气保护下缓慢滴加21.45g(71.46mmol)1,10-二溴葵烷，85℃加热回流24h。然后趁热过滤，用热乙醇溶液将固体样品反复洗涤多次，在65℃真空干燥箱中真空干燥8h，得到较纯净的中间产物M1。中间产物M1的分子结构式如下：
R0-O-R1Br-
其中，R0为
Figure BDA0001979217040000092
R1为(CH2)10
(2)将3.8g(9.75mmol)M1产物与8.4g(48.75mmol)N,N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺溶解在105mL乙腈与甲苯的混合溶液(V乙腈:V甲苯＝1:1)，在85℃的条件下(N2保护)加热回流16h。将产物冷却至室温后，加入乙醚冷却，过滤并用乙醚洗涤，过滤后将其置于65℃的真空干燥箱中干燥，得到纯净的中间产物M2。中间产物M2的分子结构式如下：
Figure BDA0001979217040000093
其中，R0为
Figure BDA0001979217040000094
R1为(CH2)10，R2为(CH2)6
(3)将3.8g(6.75mmol)M2与6.45g(33.45mmol)1-溴辛烷溶解在90mL乙腈中，在95℃的条件下(N2保护)加热反应并搅拌16h。将产物冷却至室温后，加入乙醚沉淀析出，过滤并用乙醚洗涤，过滤后将其置于65℃的真空干燥箱中干燥，得到钢筋阻锈剂。该钢筋阻锈剂的分子结构式如下：
Figure BDA0001979217040000101
实施例4
一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂，采用以下方法制备：
(1)将3.4g(20mmol)4-羟基联苯，2.7g氢氧化钾加入到150mL热乙醇中，在氮气保护下缓慢滴加22.03g(80.98mmol)1,8-二溴辛烷，85℃加热回流36h。然后趁热过滤，用热乙醇溶液将固体样品反复洗涤多次，在65℃真空干燥箱中真空干燥8h，得到较纯净的中间产物M1。中间产物M1的分子结构式如下：
R0-O-R1Br-
其中，R0为
Figure BDA0001979217040000102
R1为(CH2)8
(2)将3.52g(9.75mmol)M1产物与8.4g(48.75mmol)N,N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺溶解在105mL乙腈与甲苯的混合溶液(V乙腈:V甲苯＝1:1)，在85℃的条件下(N2保护)加热回流16h。将产物冷却至室温后，加入乙醚冷却，过滤并用乙醚洗涤，过滤后将其置于65℃的真空干燥箱中干燥，得到纯净的中间产物M2。中间产物M2的分子结构式如下：
Figure BDA0001979217040000103
其中，R0为
Figure BDA0001979217040000104
R1为(CH2)8，R2为(CH2)6
(3)将2.72g(5.1mmol)M2与3.95g(20.4mmol)1-溴辛烷溶解在100mL乙腈中，在90℃的条件下(N2保护)加热反应并搅拌16h。将产物冷却至室温后，加入乙醚沉淀析出，过滤并用乙醚洗涤，过滤后将其置于65℃的真空干燥箱中干燥，得到钢筋阻锈剂。该钢筋阻锈剂的分子结构式如下：
Figure BDA0001979217040000105
实施例5
一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂，采用以下方法制备：
(1)将3g(17.64mmol)4-羟基联苯，2.25g氢氧化钾加入到150mL热乙醇中，在氮气保护下缓慢滴加23.25g(93.75mmol)1,6-二溴己烷，85℃加热回流24h。过滤，然后用热乙醇溶液将固体样品反复洗涤，在65℃真空干燥箱中真空干燥8h，得到较纯净的中间产物M1。中间产物M1的分子结构式如下：
R0-O-R1Br-
其中，R0为
Figure BDA0001979217040000111
R1为(CH2)6
(2)将4.05g(12.15mmol)M1与20.79g(121.5mmol)N,N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺溶解在110mL乙腈与甲苯的混合溶液(V乙腈:V甲苯＝1:1)，在65℃的条件下(N2保护)加热回流16h。将产物冷却至室温后，加入乙醚，冰箱中冷却至产物完全析出，过滤并用反复乙醚洗涤，随后将其置于65℃的真空干燥箱中干燥，得到纯净的中间产物M2。中间产物M2的分子结构式如下：
Figure BDA0001979217040000112
其中，R0为
Figure BDA0001979217040000113
R1为(CH2)6，R2为(CH2)6
(3)将4.86g(9.72mmol)M2与7.85g(25.92mmol)1-溴葵烷溶解在90mL乙腈中，在90℃的条件下(N2保护)加热反应并搅拌16h。将产物冷却至室温后，加入乙醚沉淀析出，冷却，过滤并用乙醚反复洗涤，过滤后将其置于65℃的真空干燥箱中干燥，得到钢筋阻锈剂。该钢筋阻锈剂的分子结构式如下：
Figure BDA0001979217040000114
将各实施例中制得的钢筋阻锈剂进行阻锈性能测试，测试其对钢筋腐蚀的抑制效果。同时设置对照组来进行对比说明，对比例1为未添加钢筋阻锈剂，对比例2为选用亚硝酸钙作为钢筋阻锈剂，对比例3为选用二甲基乙醇胺作为钢筋阻锈剂。
实施例6
配制含3.5wt％NaCl的饱和氢氧化钙溶液，分别向该溶液中添加质量分数为2.0％的实施例1-5所制备的钢筋阻锈剂和对比例1-3所述物质作为钢筋耐腐蚀性能测试的溶液体系。采用三电极体系进行测试。选用圆柱状Q235钢筋，周围用环氧树脂包封，留1cm2工作面积，用600#，1000#，2000#砂纸打磨并抛光，之后泡于丙酮中超声15min，吹干后用作工作电极，铂电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极。测试对比溶液及含不同阻锈剂的溶液中工作电极的线性极化电阻随时间变化，分别记为Rp、Rp’，根据Stern-Geary方程计算钢筋腐蚀电流密度：
icorr＝C/Rp
其中，Rp是极化电阻，C是阳极和阴极Tafel斜率相关的常数，在这里统一取26mV。
计算浸泡7天后阻锈剂的缓蚀效率η。
测试结果如表1所示。
表1阻锈剂对钢筋腐蚀抑制效果
Figure BDA0001979217040000121
由表1可知，本发明实施例1-5中制得的钢筋阻锈剂在高浓度氯盐环境中均具有良好的阻锈效果，7天后的阻锈效果均在95％以上，且与传统的有机阻锈剂二甲基乙醇胺和无机阻锈剂亚硝酸钙相比，阻锈性能优异。
实施例7
配制含3.5％wt.NaCl的饱和氢氧化钙溶液，分别向该溶液中添加质量分数为1.0％的实施例1-5所制备的钢筋阻锈剂和对比例1-3所述物质作为钢筋耐腐蚀性能测试的溶液体系。采用三电极体系进行测试。选用圆柱状Q235钢筋，周围用环氧树脂包封，留1cm2工作面积，用600#，1000#，2000#砂纸打磨并抛光，之后泡于丙酮中超声15min，吹干后用作工作电极，铂电极作为辅助电极，饱和甘汞电极作为参比电极。测试对比溶液及含不同阻锈剂的溶液中工作电极的线性极化电阻随时间变化，分别记为Rp、Rp’，根据Stern-Geary方程计算钢筋腐蚀电流密度：
icorr＝C/Rp
其中，Rp是极化电阻，C是阳极和阴极Tafel斜率相关的常数，在这里统一取26mV。
计算浸泡7天后阻锈剂的缓蚀效率η。
测试结果如表2所示。
表2阻锈剂对钢筋腐蚀抑制效果
Figure BDA0001979217040000131
由表2可知，本发明实施例1-5中制得的钢筋阻锈剂在高浓度氯盐环境中均具有良好的阻锈效果，7天后的阻锈效果均在75％以上，且与传统的有机阻锈剂二甲基乙醇胺和无机阻锈剂亚硝酸钙相比，阻锈性能优异。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (9)

1.一种联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的应用，其特征在于，所述联苯基双亲结构钢筋阻锈剂在混凝土中的掺量相对胶凝材料为0.03-2.5wt％；
所述联苯基双亲结构钢筋阻锈剂为具有联苯基疏水链和季铵基团亲水链结构的有机物，其结构式如下：
Figure FDA0003578371010000011
其中，R0为
Figure FDA0003578371010000012
R1为(CH2)n，n＝4、6、8或10，R2为(CH2)6，R3为(CH2)m-1CH3[Br-]2，m＝6、8或10。
2.根据权利要求1所述的联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的应用，其特征在于，所述联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将4-羟基联苯和强碱加入到热乙醇中，再滴加二卤代烷，得到中间体M1；
(2)将中间体M1与胺盐溶解在第一有机溶剂中，得到中间体M2；
(3)将中间体M2和卤代烷溶解在第二有机溶剂中，得到联苯基双亲结构阻锈剂。
3.根据权利要求2所述的联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的应用，其特征在于，步骤(1)中4-羟基联苯和二卤代烷的摩尔比为1:2-1:10；步骤(2)中中间体M1和胺盐的摩尔比为1:2-1:10；步骤(3)中中间体M2和卤代烷的摩尔比为1:2-1:10。
4.根据权利要求2所述的联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的应用，其特征在于，步骤(1)中二卤代烷在氮气气氛中滴加，并在85-100℃下加热回流24-48h；趁热过滤，并用热乙醇溶液反复洗涤滤渣，真空干燥，得到中间体M1。
5.根据权利要求2所述的联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的应用，其特征在于，步骤(2)中中间体M1和胺盐溶解在第一有机溶剂中，并在60-85℃温度下、氮气气氛中反应16-32h。
6.根据权利要求5所述的联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的应用，其特征在于，步骤(2)还进一步包括：产物冷却至室温后，加入乙醚并放入冰箱中冷却至产物完全析出，过滤并用乙醚反复洗涤滤渣，真空干燥，得到中间体M2。
7.根据权利要求2所述的联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的应用，其特征在于，步骤(3)中中间体M2和卤代烷溶解在第二有机溶剂中，并在90-100℃温度下、氮气气氛中反应12-18h。
8.根据权利要求7所述的联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的应用，其特征在于，步骤(3)还进一步包括：产物冷却至室温后，加入乙醚沉淀析出、放入冰箱中冷却，过滤并用乙醚反复洗涤滤渣，真空干燥，得到联苯基双亲结构阻锈剂。
9.根据权利要求2所述的联苯基双亲结构钢筋阻锈剂的应用，其特征在于：
所述二卤代烷为1,4-二溴丁烷、1,6-二溴己烷、1,8-二溴辛烷、1,10-二溴葵烷中的至少一种；
所述胺盐为N,N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺；
所述卤代烷为1-溴己烷、1-溴辛烷、1-溴葵烷中的至少一种；
所述第一有机溶剂为乙腈和甲苯的混合溶液，所述乙腈和甲苯的体积比为1:1；
所述第二有机溶剂为乙腈。
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