[发明专利]含多元氨基醇类化合物、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种含多元氨基醇类化合物、其制备方法及应用。

背景技术

钢筋混凝土是目前应用最为广泛的建筑材料。正常情况下，由于混凝土内部的强碱性环境，钢筋表面会形成一层氧化膜，不会有锈蚀现象发生。但在海洋环境、除冰盐、盐碱地等苛刻条件下，混凝土中钢筋通常会出现严重的腐蚀，并导致混凝土开裂、结构承载力下降，从而造成巨大的经济损失。据报道，钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性最主要的因素。预防并控制钢筋锈蚀是保证结构服役安全性和耐久性的重要途径。

目前防止混凝土中钢筋锈蚀的处理方法主要包括：钢筋表面涂覆层(环氧树脂，镀锌层等)、阴极保护、电化学除氯以及使用阻锈剂等。其中阻锈剂被认为是应用最方便、成本较低、效果较好的混凝土保护措施。

最早被广泛应用的混凝土阻锈剂为亚硝酸盐，其能够迅速氧化钢筋表面铁，使其形成一层致密的氧化膜，从而保护钢筋免受腐蚀。早期，US6340438就曾报道亚硝酸盐与有机胺混合使用能显著抑制混凝土中钢筋的腐蚀，但其中亚硝酸盐为钠盐，对混凝土的早期强度有不利影响。US 5527388改用亚硝酸钙与有机酸混合，一定程度上改善了对混凝土性能的影响，而且有机酸与亚硝酸钙混合使用能够起到协同阻锈作用。尽管亚硝酸盐阻锈剂具有非常优异的阻锈性能，但其必须在足够量的情况下才能起到很好的保护效果，一旦用量不足，就会引起严重的局部腐蚀；此外亚硝酸盐具有致癌性，对环境和人体有不利影响。目前，在美国及欧洲部分国家已经被限制使用。随着我国可持续发展的不断深入，亚硝酸盐作为阻锈剂应用也必将受到越来越多的限制。

目前，有机缓蚀剂已逐渐成为阻锈剂研究的主要方向。US5597514中提到将有机羧酸盐、有机糖(或其盐)以及苯并三唑类有机物混合用于保护混凝土中钢筋。专利US5916483和EP34807中提到将有机胺或醇胺与无机或有机酸的反应物掺入到水泥基材料应用，并证实了其具有较好的阻锈效果。另外，US006174461B1及US006342101B1分别将阻锈剂与硅烷、超塑化剂复合，制备成为多功能阻锈剂。不过，其中的阻锈组分主要是前述专利中公布的胺、铵盐、糖(或其盐)、苯并三唑以及其衍生物。上述专利中，最主要的阻锈成分几乎都是小分子有机胺或者其与酸的中和产物，主要通过分子中的氮原子、羟基等极性基团与钢筋表面吸附，从而起到阻锈作用。然而，这类分子通常具有较高的饱和蒸汽压，极易挥发，使用过程中有效利用率低。尤其在混凝土的强碱性环境中，即使被中和成为铵盐的分子也可能重新水解成为胺，更加剧了分子的散失，影响阻锈的长效性。同时，这些分子中大多只有一个可以与钢筋吸附的官能团，吸附作用力较弱，要保障其阻锈效果通常需要较高的用量，实际应用成本高。

Nmai等人报道了另一种已被商品化的混凝土阻锈剂，其主要成分为氨基酯类。加入到混凝土这类碱性体系后，氨基酯水解成为羧酸及醇。其中，羧酸与混凝土中钙离子形成不溶的羧酸盐，吸附于毛细孔壁，起到一定憎水效果；醇与钢筋表面铁原子吸附，起到隔离有害离子的作用。这类醇的作用机理与前述的胺、醇胺等分子相同，同样存在吸附太弱、损失大等问题(参考：Nmai，Charles K，Multi-functional organic corrosion inhibitor，Cement and Concrete Composites.2004，26，199-207)。

除此之外，JP10324539A报道过一种混凝土阻锈剂，其主要组成为甲酸及其与金属盐的化合物；US5391349也报道了氨基甲酸盐和氨基碳酸盐作为混凝土阻锈剂。但是，甲酸盐、碳酸盐对于混凝土中钢筋的保护效果仍然存在较大争议，并且这类阻锈剂在实际工程中也未见应用。

国内对混凝土钢筋阻锈的开发起步相对较晚。ZL 00134393.9提出利用电渗法使有机阻锈剂迁入混凝土内部，起到防止钢筋锈蚀的作用，其中的阻锈组分仍然为乙醇胺芳香族衍生物与无机酸的中和产物。ZL 20081010234924.2报道了一种无碱非亚硝酸盐混凝土钢筋阻锈剂，是葡萄糖酸锌、硅酸锂以及苯甲酸铵和低分子量(醇)胺类的混合物，然而这些物质的简单混合并不会对其各自的吸附能力有明显的增强作用。ZL 200610044239.4报道了一种钢筋混凝土阻锈剂，其由钼酸钠与二乙烯三胺丙烯基硫脲以及丁炔二醇混合而成。然而这些原料并非常用化工原料，应用成本太高。