[发明专利]氨甲基膦基脲醛低聚物钢筋阻锈剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种氨甲基膦基脲醛低聚物钢筋阻锈剂的制备方法，使用二乙醇胺、亚磷酸氢钠、甲醛、尿素为主要原料，首先，在酸性条件下，二乙醇胺、亚磷酸氢钠、甲醛缩合形成N,N‑二(2‑羟乙基)氨甲基膦酸钠中间体。然后，碱性条件下，尿素与剩余甲醛发生缩合生成尿素‑甲醛缩合物中间体。最后，N,N‑二(2‑羟乙基)氨甲基膦酸钠中间体与尿素‑甲醛中间体缩合脱水制备出氨甲基膦基脲醛低聚物有机阻锈剂。本发明拓宽了制备有机阻锈剂的原材料来源，利用尿素作为原材料，降低了有机阻锈剂生产与使用成本，还避免了咪唑、嘧啶等醇氨类有机阻锈剂制备工艺复杂、生产过程中产生剧毒废气等问题，实现有机阻锈剂生产过程的绿色环保，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及建筑材料制备技术领域，具体涉及氨甲基膦基脲醛低聚物钢筋阻锈剂的制备方法。

背景技术

钢筋混凝土是土木工程结构中使用最广泛和用量最大的建筑材料。对于处于服役期的钢筋混凝土结构，环境中的氯离子易渗透到混凝土内部引发钢筋的锈蚀，而导致混凝土中的钢筋承载截面积减小和结构物的承载能力下降。同时钢筋锈蚀产物的膨胀还会造成混凝土顺筋裂缝，严重影响已建钢筋混凝土结构物的耐久性。根据有关报道，每年全世界因混凝土中钢筋性能劣化而导致钢筋混凝土结构重建和维修费用高达几万亿美元。1969年美国洲际公路网中的56万座桥梁工程处于严重失效有9万座，美国联邦公路局用于修复损坏公路中的钢筋混凝土桥面板的费用高达26亿美元，1991年美国政府用于修复因耐久性不足而损坏的钢筋混凝土桥梁就耗资910亿美元。在英国，英格兰岛中环线快车道上的11座高架桥的钢筋混凝土修补费用为4500万英镑(为造价的1.6倍)，2004年修补费已达1.2亿英镑，接近造价的6倍，英国每年为解决海洋环境下钢筋混凝土构筑物腐蚀与防护问题所花费的费用近180万英镑。日本的新干线铁路使用不到10年就出现大面积钢筋混凝土开裂、剥蚀现象。如何提高服役期钢筋混凝土结构的耐久性和延长钢筋混凝土结构物的使用寿命已成为土木工程领域亟待解决的问题，已日益引起了国内外学者广泛重视。

常用的控制混凝土中钢筋腐蚀的措施包括补丁修补法、涂层法、密封和薄膜覆盖保护法、阴极保护法、电化学除盐法、再碱化法、掺钢筋阻锈剂法。使用补丁修补法控制混凝土中钢筋腐蚀易引起相邻混凝土中钢筋发生锈蚀。采用涂层、密封或薄膜覆盖保护来提高混凝土中钢筋抗锈蚀能力，施工过程比较复杂且施工效果受施工环境的影响较大，这限制了此方法在实际工程中的广泛运用。采用阴极保护法、电化学除盐法、再碱化方法来减缓钢筋混凝土的腐蚀，其技术难度大，耗费时间长，花费成本高。掺加钢筋阻锈剂来提高钢筋混凝土的耐久性具有经济实用、使用方便等特点，是控制混凝土中钢筋腐蚀发生的最有效方法之一。

目前国内外广泛使用的钢筋阻锈剂，按照化学组成来分，可分为无机阻锈剂、有机阻锈剂和复合型阻锈剂。无机钢筋阻锈剂主要包括亚硝酸盐、硝酸盐类，铬酸盐、重铬酸盐类，磷酸盐、多磷酸盐类，硅酸盐类，钼酸盐类，含砷化合物等，其作用机理是通过与金属发生反应，使钢筋表面被氧化生成一层致密的保护膜。亚硝酸盐类钢筋阻锈剂是最常见、应用最早的无机钢筋阻锈剂，亚硝酸盐类阻锈剂掺量较大时才有显著减缓钢筋锈蚀效果，用量不足会引起钢筋的局部腐蚀。同时此种无机阻锈剂还会对环境、人体健康有负面影响。世界上许多国家已限制或停止使用亚硝酸盐类无机阻锈剂。有机钢筋阻锈剂主要是由醇氨类、氨基羧酸类、醛类、有机磷化合物、有机硫化合物、羧酸及其盐类、磺酸及其盐类、杂环化合物等构成，有机钢筋阻锈剂主要利用硬化混凝土的多孔结构，通过混凝土孔隙扩散到钢筋表面，在钢筋表面成膜而实现对钢筋的保护。有机钢筋阻锈剂不仅能够在拌合混凝土时掺加使用，也可以直接涂覆在混凝土表面。复合型钢筋阻锈剂主要由无机阻锈剂、有机阻锈剂进行复配制得，制备过程比较复杂、成本较高，这制约了复合型钢筋阻锈剂在钢筋混凝土材料中使用。