[发明专利]一种缓蚀型淀粉基减水剂及其制备方法

说明书

本发明具体涉及到一种新型具有钢筋缓蚀功能的淀粉基减水剂及其制备方法，本发明中的缓蚀型减水剂以淀粉基减水剂为基础，添加多胺类物质进行接枝反应，引入具有缓蚀功能的基团。本发明采用胺类小分子接枝到淀粉减水剂中，其中N原子与钢筋上Fe原子形成螯合环，通过吸附组装作用在钢筋表面形成一层保护膜，阻止有害物质侵蚀，实现了一剂多能。降低了应用成本，避免了小分子胺类的毒性和挥发性，消除了环境污染问题。

技术领域

本发明具体涉及到一种新型具有钢筋缓蚀功能的淀粉基减水剂及其制备方法，属于混凝土、石膏等建材外加剂应用领域。

背景技术

随着现代建筑技术的发展，特别是高强、高性能混凝土的应用，新型、高效和多功能混凝土外加剂的开发利用成为混凝土科学领域研究的重点和热点。研究较多的减水剂是始于20世纪50年代，目前应用比较广泛的是木质素磺酸盐减水剂和萘系高效减水剂，但是这两种减水剂存在明显的不足，比如减水率较低、影响混凝土耐久性以及对环境产生污染等等。而最近几年新兴的聚羧酸系高性能减水剂，减水率高，但是它的抗泥性不好，最主要的是原料来源于不可再生的石油化工产品。随着人类保护环境意识增强和可持续发展思想的深入，围绕性能和经济目标开发环境友好型减水剂是未来的发展趋势。淀粉作为绿色植物进行光和作用的最终产物，是一种丰富的可再生资源，且成本较低，已经逐渐成为现代有机化工和高分子化工的主要原料之一。淀粉分子结构上的糖苷键和羟基化学性质比较活泼，通过淀粉的化学改性，可以在淀粉分子结构上引入多种基团。国内外研究人员多采用烷基磺酸化、醚化、酯化等手段，使淀粉产生化学改性，研制出无毒可降解的新型绿色高效混凝土减水剂。

钢筋混凝土结构结合了钢筋和混凝土的双重优点，在土木工程中应用广泛。在1991年Mehta教授就指出钢筋腐蚀是混凝土结构破坏的最主要原因。特别地，在我国沿海地区，海水海砂中的高含量氯化物更会加快混凝土中钢筋锈蚀，因此提高使钢筋锈蚀的氯离子浓度阈值尤为重要。添加钢筋阻锈剂(缓蚀剂)是工艺简便、成本低廉、适用性强的方法，已经广泛应用于新建以及已建的混凝土工程中，用于抵御海盐、融雪剂等对钢筋的腐蚀。其中，广泛应用的胺类缓蚀剂是研究的热点，结构中亲水基团的胺基具有化学吸附和物理吸附作用，能吸附在金属表面上形成一层保护膜或与金属表面的离子形成一种螯合物的保护膜，这层膜对金属起着很好的阻锈作用。但是一般单独使用胺类小分子作为缓蚀剂，掺量较大，导致成本高，并且胺类小分子易挥发有毒，不符合绿色可持续发展的国际战略。再者，为了增强钢筋阻锈剂的作用效果，同时提高混凝土结构的耐久性，人们致力于开发复合型有机阻锈剂，或者对减水剂等外加剂进行接枝改性研究，以达到协同作用，实现一剂多能。

针对运用于钢筋混凝土中的具有减水以及阻锈作用的功能型添加剂，目前的公开资料主要是关于聚羧酸减水剂方面的。如专利CN103865006A《一种具有阻锈功能的聚羧酸减水剂以及制备方法》采用先以三聚氰胺、甲醛、磺化剂为原料合成三聚氰胺磺化物,然后再将三聚氰胺磺化物、甲基烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸、巯基乙酸在引发剂过硫酸盐的作用下反应,制得具有阻锈功能的聚羧酸减水剂。该添加剂具有较高的减水率和一定的缓蚀性，但是聚羧酸减水剂原料成本高、价格贵、低掺量、高减水，但因为应用时掺量很低(一般为胶凝材料的0.10％～0.18％)，低浓度导致在钢筋表面形成的吸附膜不够致密，影响其防腐效率，性价比不高。再如专利CN104478286A《一种复合型混凝土防腐阻锈剂》公开了一种复合型混凝土防腐阻锈剂，它包括以下组分：聚羧酸减水剂15-30份、十二烷基磺酸钠3-12份、N-二甲基乙醇胺15.7-20.6份、钼酸钠1-5份、水50-60份。该方法是通过商用减水剂和阻锈剂的简单复配使用来获得减水和阻锈功能，没有将二者通过分子设计有机结合起来，未能充分发挥各组分协同作用，复合增效不明显，阻锈剂N-二甲基乙醇胺的用量较大，应用成本较高。目前在公开文献报道中尚未见类似在酯化淀粉上接枝多胺官能团的技术路线合成具有阻锈和减水功能的天然高分子型混凝土外加剂的报道。

发明内容