[发明专利]基于化学镀法在混凝土表面制备的抗菌保护层及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于化学镀法在混凝土表面制备的抗菌保护层及制备方法，包括：配置敏化液、活化液、化学镀液，以及壳聚糖溶液；对混凝土基体表面进行预处理，之后采用壳聚糖溶液对混凝土基体的表面进行处理，在混凝土基体的表面形成一层壳聚糖膜；依次采用敏化液、活化液和化学镀液在混凝土基体的表面沉积还原膜层、催化金属层和氧化亚铜层。本发明在混凝土表面制备氧化亚铜抗菌保护层的过程中，采用以壳聚糖为改性剂对混凝土表面进行改性，将化学镀液中生成的氧化亚铜颗粒吸附到混凝土表面，从而有利于在混凝土表面形成结合牢固的氧化亚铜保护层。

技术领域

本发明属于混凝土领域，具体涉及一种基于化学镀法在混凝土表面制备的抗菌保护层及制备方法。

背景技术

混凝土由于具有高强度、低成本、易浇筑成型、耐久性良好等优点，广泛应用于海洋、地下、桥梁等工程领域。但在污水环境中，微生物在混凝土表面的代谢活动和腐蚀作用加速了混凝土的腐蚀速率，从而大大缩短混凝土结构的服役寿命。混凝土微生物腐蚀是由于硫酸盐还原细菌、硫氧化细菌等细菌代谢生成的生物硫酸，与混凝土中的氢氧化钙发生反应生成石膏，继而与混凝土中多余的铝酸三钙反应生成膨胀性产物钙矾石，导致混凝土结构开裂。同时，混凝土中的水化硅酸钙凝胶会发生分解，生成不溶且无胶结作用的胶体，使混凝土损伤不断扩大。

目前，混凝土微生物腐蚀防护技术主要通过混凝土改性、使用保护涂层以及微生物灭杀等技术。氧化亚铜是一种在微生物防腐中广泛应用的杀菌剂，通过抑制生物机体中主酶对生物生命代谢的活化作用，使生物体内蛋白质凝固，从而达到杀菌的作用，常用于制造船底防污漆(用来杀死低级海生动物)、杀虫剂等。Hewayde等人(2005)证明了在地下管道上涂覆氧化亚铜可有效抑制混凝土下水道中的硫酸盐还原菌的生长并控制硫化物的产生。目前主要通过直接掺合、表面涂覆和通过电化学沉积法沉积氧化亚铜涂层进行混凝土改性。通过掺合的方式将杀菌剂加入混凝土，虽可有效改善混凝土微生物腐蚀，但极有可能降低混凝土自身结构性能。而传统保护涂层工艺存在与混凝土粘结力差、易剥落和收缩开裂等问题。采用电化学沉积的技术是在弱电场的影响下，将氧化亚铜粒子打入混凝土和沉积在混凝土表面，可提高沉积层与混凝土的粘结力，但采用的设备复杂、且具有耗时长和能耗大等缺点。

发明内容

针对现有技术中不容易在混凝土的表面电镀抗菌涂层的问题，本发明提出一种基于化学镀法在混凝土表面沉积抗菌保护层的方法和应用。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于化学镀法在混凝土表面沉积抗菌保护层的方法，包括：

配置敏化液、活化液、化学镀液，以及壳聚糖溶液；

对混凝土基体表面进行预处理，之后采用壳聚糖溶液对混凝土基体的表面进行处理，在混凝土基体的表面形成一层壳聚糖膜；

依次采用敏化液、活化液和化学镀液在混凝土基体的表面沉积还原膜层、催化金属层和氧化亚铜层。

作为本发明的进一步改进，所述壳聚糖溶液浓度为20～40g/L。

作为本发明的进一步改进，所述壳聚糖溶液浓度为30g/L。

作为本发明的进一步改进，包括采用浸渍、喷射的方式在混凝土基体的表面沉积壳聚糖膜。

作为本发明的进一步改进，所述化学镀液包括以下成分：

0.02-0.1mol/L的Cu²⁺

0.05-0.1mol/L的氰化钠或氰化钾

30-45g/L的乳酸

12-18ml/L的甲醛。

作为本发明的进一步改进，制作所述氧化亚铜层时，将所述混凝土基体浸渍在65～85℃中的化学镀液中至少4h。