一种应用于混凝土的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用于混凝土的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,包覆型钢筋阻锈颗粒包括热塑性高分子材料和无机阻锈剂,热塑性高分子材料与无机阻锈剂混合后,用挤出机进行共混挤出造粒;热塑性高分子材料和与无机阻锈剂的质量比为9:1-3:7。本发明包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法采用熔融共混挤出的方法制备高分子材料/无机阻锈剂的共混颗粒,具有制备方法简单、成型效率高、成本低、壁材易于变换,无机阻锈剂释放速率可调,包覆率高等优点。
【专利说明】一种应用于混凝土的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法
[【技术领域】]
[0001]本发明涉及一种钢筋阻锈颗粒,尤其涉及一种应用于混凝土的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法。
[【背景技术】]
[0002]随着沿海地区的经济发展,海边建筑物日益增多,但由于海水环境中所含的S042_、Mg2+、Cl—等离子等都以可溶的硫酸盐、镁盐和氯离子的形态存在,对混凝土结构产生组合的侵蚀破坏,对混凝土的腐蚀,导致钢筋锈蚀而使结构发生早期损坏,丧失耐久性能。
[0003]传统的阻锈剂主要为亚硝酸盐,具有较好的阻锈效果,但其属于氧化型缓蚀剂,只有在达到一定的用量之后才会表现出阻绣效果,否则可能出现加速锈蚀的危险。亚硝酸盐无机阻锈剂具有较高的毒性、致癌性,会对环境造成污染。如果采用包覆的方法,一方面可减少掺入时的大量损失,另一方面也降低其毒性,同时也能避免其与混凝土发生反应,减轻其负面作用。
[0004]无机阻锈剂具有公认较好的阻锈效果,无机阻锈剂用于混凝土钢筋的阻锈已实现产业化应用。但无机阻锈剂在应用中存在着水溶性大、阻锈效率较低和添加量大的缺陷,如何提高无机阻锈剂的掺入时的耐水性,又能实现其逐步释放,成为提高无机阻锈剂使用效率的关键技术。
[0005]现今一些专利 申请采用微胶囊制备方法将无机阻锈剂包覆其中,如专利申请201210365171.5采用缓蚀剂单氟磷酸钠与聚苯乙烯采用挤出滚圆和喷雾干燥的方法来制备微胶囊颗粒,实现对无机缓蚀剂的包覆;专利申请201210508729.0采用乳液法制备水溶性无机阻锈剂与聚苯乙烯微胶囊颗粒,可达到一定的缓释效果。但这些微胶囊制备方法存在着制备方法复杂、成本较高、壁材更换较为困难和成型效率较低等缺点。
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【发明内容】
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[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种制备方法简单、成本较低、成型效率高的应用于混凝土的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法。
[0007]为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是,一种应用于混凝土的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,包覆型钢筋阻锈颗粒包括热塑性高分子材料和无机阻锈剂,热塑性高分子材料与无机阻锈剂混合后,用挤出机进行共混挤出造粒;热塑性高分子材料和与无机阻锈剂的质量比为9:1-3:7。
[0008]以上所述的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,包覆型高分子材料/无机阻锈剂共混颗粒包括流动改性剂、增韧剂和/或抗氧剂,流动改性剂、增韧剂和/或抗氧剂与高分子材料、无机阻锈剂混合后,用挤出机进行共混挤出造粒。
[0009]以上所述的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,所述的热塑性高分子材料是聚烯烃类、聚酯类或弹性体热塑性高分子聚合物中的一种。
[0010]以上所述的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,所述的热塑性高分子材料是聚苯乙火布、聚碳酸酷、聚酷、聚乙纟布、聚丙纟布、ABS或尼龙。
[0011]以上所述的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,包覆型钢筋阻锈颗粒的形态为柱形,长度l-3mm,直径在0.5_2mm。
[0012]以上所述的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,无机阻锈剂是单氟磷酸钠、氢氧化钙、三聚磷酸钠、氧化钙、亚硝酸钙和亚硝酸钠中的一种或多种。
[0013]以上所述的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,对于要求无机阻锈剂释放速率高的包覆型钢筋阻锈颗粒,采用非晶型、不耐强碱的热塑性高分子材料;对于要求无机阻锈剂释放速率低的包覆型钢筋阻锈颗粒,采用结晶型、耐强碱的热塑性高分子材料。
[0014]以上所述的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,热塑性高分子材料和与无机阻锈剂的质量比为9:1-1:1。
[0015]以上所述的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,按重量比,流动改性剂为总重量的
0.5~2%,增韧剂为总重量的2~10%,抗氧剂为总重量的0.3~1%。
[0016]本发明包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法采用熔融共混挤出的方法制备高分子材料/无机阻锈剂的共混颗粒,具有制备方法简单、成型效率高、成本低、壁材易于变换,阻锈剂释放速率可调,包覆率高等优点。
[【专利附图】
【附图说明】]
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0018]图1是本发明实施例1聚苯乙烯/单氟磷酸钠共混阻锈颗粒制备方法的流程图。
[0019]图2是本发明实施例5的PE/单氟磷酸钠共混阻锈颗粒在模拟海水混凝土溶液中剩余平均质量含量曲线图。
[0020]图3是本发明实施例6的PP/氢氧化钙共混阻锈颗粒在模拟海水混凝土溶液中的剩余平均质量含量曲线图。
[【具体实施方式】]
[0021]本发明应用于混凝土的包覆型钢筋阻锈颗粒由高分子材料与无机粉状阻锈剂经过初步混合后,再用双螺杆挤出机进行共混挤出造粒,颗粒的大小可根据需要进行调整。该高分子材料/无机阻锈剂共混复合颗粒可提高无机阻锈剂的耐水性和化学稳定性,使其实现逐步释放的目的。掺入混凝土中可逐步释放阻锈剂、延缓钢筋锈蚀的作用。采用本方法制备的阻锈复合颗粒,可根据需要选择适合包覆的热塑性高分子材料,以控制其释放的速度。
[0022]热塑性高分子材料/无机阻锈剂共混颗粒主要由热塑性高分子材料、阻锈剂所组成,通过双螺杆挤出机共混挤出制得,其中起到阻锈作用的无机阻锈剂主要为单氟磷酸钠、亚硝酸盐、三聚磷酸钠、氢氧化钙、氧化钙,高分子材料一般为热塑性高分子聚合物,可根据无机阻锈剂的不同和释放速率的要求选择适合的种类。一般为聚烯烃类、聚酯类、弹性体等,除去高分子材料外,为了能实现顺利挤出,特别是在无机阻锈剂含量较高时,为了获得较好的流动性和加工性等综合性能,通常还加入其他加工助剂,如流动改性剂、增韧剂和抗氧剂等。如流动改性剂聚 乙烯蜡、脂肪酸酰胺类润滑剂、弹性体增韧剂、受阻酚类抗氧剂1010等。采用共混挤出技术制备高分子材料/无机阻锈剂共混颗粒,相对于其它制备无机阻锈剂微胶囊的方法,该共混颗粒具有阻锈剂含量高、可持续释放、释放速率可调、与混凝土结合力好等优点。该高分子材料/无机阻锈剂共混颗粒能直接掺入混凝土中,在混凝土制备的初期阶段具有一定的稳定性,又可在混凝土的强碱性环境下逐步分解、释放,共混颗粒中水溶性较大的无机阻锈剂逐步地发挥阻绣作用。本专利提出通过高分子材料将无机阻锈剂包覆其中,共混颗粒在外界侵蚀条件的刺激下,水溶性较大的无机阻锈剂缓慢地释放到混凝土中,可提高水溶性无机阻锈剂的耐水性,大大提高无机阻锈剂的防蚀效率,减小无机阻锈剂的浪费。
[0023]实施例1-4:聚苯乙烯/单氟磷酸钠共混阻锈颗粒的制备方法:
[0024]实施例1-4聚苯乙烯/单氟磷酸钠共混颗粒制备的流程如图1所示,单氟磷酸钠在混合前先在干燥箱以120°C干燥3小时,聚苯乙烯(PS)和单氟磷酸钠按表1的质量比称量进行配比,再加入总重量3%的SBS弹性体。然后在高速混合机中进行初混合10分钟;混合均匀后加入双螺杆挤出机的料斗中,开动主机螺杆和喂料螺杆,将混合物抽粒,得到形状为圆柱状的颗粒,颗粒的长度为l_3mm,直径为0.5_2mm。其中,双螺杆挤出机加工温度为210-230°C,螺杆转速为100-150rpm,切粒机的切割速度为600_1000rpm。
[0025]将实施例1-4的共混阻锈颗粒放置于模拟的海水混凝土溶液(海水混凝土模拟液是PH值为12~13的氢氧化钙溶液,氢氧化钙溶液中含有3.5被%的他(:1其中还添加浓度
3.5%的NaCl)中浸泡不同的天数后,采用热失重分析仪测定共混颗粒剩余单氟磷酸钠的质量含量,可计算共混阻锈颗粒中单氟磷酸钠的释放速度。
[0026]表1反映了热失重分析仪测定聚苯乙烯/单氟磷酸钠共混阻锈颗粒在模拟海水混凝土溶液中浸泡不同天数后无机阻锈剂的剩余质量含量。其方法是先通过热失重分析仪测定初始阻锈剂颗粒单氟磷酸钠的的平均质量含量TO (热失重加热至550°C时高分子材料已完全分解,剩余质量含量即为无机阻锈剂质量含量),然后在不同的浸泡天数后,取出一定量颗粒分成若干份测定剩余平均质量含量(Tl,T2,T3等),其与初始平均质量含量的差异(TO—Tl, TO—T2, TO — T3等,即为经过浸泡时间释放的无机阻锈剂平均质量含量(热失重分析仪中保护气体氮气流量为60ml/min,温度范围30~550°C,升温速率为20°C /min)。
[0027]表1:实施例1-4PS/单氟磷酸钠共混阻锈颗粒在模拟海水混凝土溶液中浸
[0028]泡不同天数后单氟磷酸钠剩余的平均质量含量
[0029]
【权利要求】
1.一种应用于混凝土的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,其特征在于,包覆型钢筋阻锈颗粒包括热塑性高分子材料和无机阻锈剂,热塑性高分子材料与无机阻锈剂混合后,用挤出机进行共混挤出造粒;热塑性高分子材料和与无机阻锈剂的质量比为9:1-3:7。
2.根据权利要求1所述的包覆型钢筋阻锈剂颗粒的制备方法,其特征在于,包覆型钢筋阻锈颗粒还包括流动改性剂、增韧剂和/或抗氧剂,流动改性剂、增韧剂和/或抗氧剂与高分子材料、无机阻锈剂混合后,用挤出机进行共混挤出造粒。
3.根据权利要求1所述的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,其特征在于,所述的热塑性高分子材料是聚烯烃类、聚酯类或弹性体热塑性高分子聚合物中的一种。
4.根据权利要求1所述的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,其特征在于,所述的热塑性高分子材料是聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、ABS或尼龙。
5.根据权利要求1所述的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,其特征在于,包覆型钢筋阻锈剂颗粒的形态为柱形,长度直径在0.5-2mm。
6.根据权利要求1所述的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,其特征在于,阻锈剂是无机阻锈剂,包括单氟磷酸钠、氢氧化钙、三聚磷酸钠、氧化钙、亚硝酸钙和亚硝酸钠中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,其特征在于,对于要求无机阻锈剂释放速率高的包覆型钢筋阻锈颗粒,采用非晶型、不耐强碱的热塑性高分子材料;对于要求无机阻锈剂释放速率低的包覆型钢筋阻锈颗粒,采用结晶型、耐强碱的热塑性高分子材料。
8.根据权利要求1所述的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,其特征在于,热塑性高分子材料和与无机阻锈剂的质量比为9:1-1:1。
9.根据权利要求1所述的包覆型钢筋阻锈颗粒的制备方法,其特征在于,按重量比,流动改性剂为总重量的0.5~2%,增韧剂为总重量的2~10%,抗氧剂为总重量的0.3~1%。
【文档编号】C04B103/60GK103964729SQ201410132470
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月3日 优先权日:2014年4月3日
【发明者】左建东, 董必钦, 邢锋, 赵源 申请人:深圳大学