本发明涉及钢筋混凝土阻锈技术领域，具体涉及一种钢筋混凝土阻锈剂及其制备方法。
背景技术：
钢筋混凝土的发明出现标志着人类建筑史上一个崭新纪元的开始，钢筋混凝土结构以其易于就地取材、抗压及抗折强度高、体积稳定性好、易于施工、耐久性较好等诸多优点，成为建筑工程应用最为普遍、使用范围最为广泛的结构形式。然而，钢筋混凝土内钢筋发生锈蚀导致钢筋混凝土结构过早破坏，已成为影响钢筋混凝土结构耐久性的重要因素。在实际使用过程中，钢筋腐蚀、混凝土碳化、碱骨料反应等环境作用会导致钢筋混凝土出现结构损伤和裂缝，造成钢筋混凝土承载能力和变形能力下降，使钢筋混凝土结构的服役年限大大缩短。与此同时，维护和修补结构所用的费用又大大超过人们的预期。
近几十年来，钢筋混凝土阻锈剂的研究得到了十分迅速的发展，掺用阻锈剂成为推迟钢筋锈蚀时间及减缓锈蚀速度的通用方法，而且是最经济实用且效果好的技术措施。例如在申请号为cn201010185725.4的中国专利申请中，即介绍了一种复合型钢筋混凝土阻锈剂，其主要组分为亚硝酸钙、苯甲酸钠、六偏磷酸钠、氧化锌和火山灰等，该阻锈剂能有效减缓钢筋混凝土中钢筋的腐蚀，能够阻止或延缓氯离子对钢筋钝化膜的破坏，然而，亚硝酸盐及磷酸盐大多对混凝土的凝结时间、早期强度和后期强度等性能都有不同程度的负面影响，并且亚硝酸钙污染环境，对人体健康有害；又如在申请号为cn201010517142.7中国专利申请中，介绍了一种混凝土钢筋阻锈剂及其制备方法，由二元羧酸和有机胺反应制备气相缓蚀剂，并在此基础上加入单氟磷酸钠、葡萄糖酸钙等制得混凝土钢筋阻锈剂，该发明的阻锈剂具有缓蚀阻锈性能优异、环保性好等优点，但是胺基醇类缓蚀剂虽然能够一定程度地阻止有害离子进入铡筋表面，对钢筋本身保护还是不够的。由混凝土收缩或在外力作用下混凝土产生开裂时，钢筋与有害物质直接接触时，仍然存在锈蚀的可能性。
因此，有必要提出一种钢筋混凝土阻锈剂及其制备方法，制备出具有缓蚀阻锈性能优异、耐水性好并且环保的钢筋混凝土阻锈剂应用于实际生产中。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种钢筋混凝土阻锈剂及其制备方法。
本发明采用以下技术方案：一种钢筋混凝土阻锈剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤s1：将单体离子液体1-乙烯基-2-甲基-3-乙胺-咪唑阳离子氨基酸阴离子盐溶于第一有机溶剂配制成质量分数为5-20％的溶液，在1000-2000r/min条件下搅拌加热升温至70-85℃后稳定5-10min后加入引发剂形成混合溶液；
步骤s2：向步骤s1所得的混合溶液中滴加二乙烯基苯，反应6-24h后停止得到反应液；
步骤s3：将步骤s2所得反应液冷却至25℃室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于50-80℃条件下干燥6-24h，将干燥后的滤饼粉碎得到阻锈剂。
作为本发明的进一步改进，所述步骤s1至s3均在n2气氛下进行。
作为本发明的进一步改进，所述二乙烯基苯与单体离子液体的质量比为1-3：1。
作为本发明的进一步改进，所述引发剂为过硫酸铵和/或过硫酸钾，其加入量占二乙烯基苯和单体离子液体总质量的0.8-1.5％。
作为本发明的进一步改进，所述第一有机溶剂为乙醇、甲醇以及乙腈中的一种或多种。
作为本发明的进一步改进，所述单体离子液体1-乙烯基-2-甲基-3-乙胺-咪唑阳离子氨基酸阴离子盐由以下步骤制备而成：
步骤d1：中间体的制备：将n-乙烯基-2-甲基咪唑溶于第二有机溶剂配制成质量分数为5-10％的溶液后加入与n-乙烯基-2-甲基咪唑等摩尔的2-溴乙胺氢溴酸盐，在500-1000r/min条件下搅拌加热升温至60-80℃后反应12-36h，反应结束后冷却至25℃室温，真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于50-80℃条件下干燥6-24h，得到中间体；
步骤d2：将步骤d1所得中间体溶于二氯甲烷配制成质量分数为40-60％的溶液后加入与中间体等摩尔的氢氧化钠，在1500-2000r/min、25℃室温条件下搅拌反应6-24h，反应结束后冷却至25℃室温，将产物置于干燥箱中于50-80℃条件下干燥6-24h；
步骤d3：将步骤d2所得产物溶于第三有机溶剂中配制成质量分数为35-50％的溶液后加入与步骤d2所得产物等摩尔的氨基酸，在500-1000r/min条件下室温搅拌6-18h，反应结束后冷却至25℃室温，将产物置于干燥箱中于50-80℃条件下干燥6-24h可得单体离子液体1-乙烯基-2-甲基-3-乙胺-咪唑阳离子氨基酸阴离子盐。
作为本发明的进一步改进，所述步骤d1至d3均在n2气氛下进行。
作为本发明的进一步改进，所述第二有机溶剂、第三有机溶剂为乙醇、甲醇以及乙腈中的一种或多种。
一种钢筋混凝土阻锈剂，由上述的一种钢筋混凝土阻锈剂的制备方法制备而成。
一种钢筋混凝土阻锈剂及其制备方法，相比于现有技术，制备过程简便、原料易得，所制备得到的阻锈剂属于高分子材料，性质稳定、绿色环保、缓蚀阻锈性能优异，同时还具有优良的耐盐水性，可广泛应用于近海、海港码头、沿海工业和民用钢筋混凝土建筑。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
首先需要按照以下步骤制备单体离子液体1-乙烯基-2-甲基-3-乙胺-咪唑阳离子氨基酸阴离子盐：
步骤d1：中间体的制备：将n-乙烯基-2-甲基咪唑溶于第二有机溶剂配制成质量分数为5％的溶液后加入与n-乙烯基-2-甲基咪唑等摩尔的2-溴乙胺氢溴酸盐，在500r/min条件下搅拌加热升温至60℃后反应36h，反应结束后冷却至25℃室温，真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于50℃条件下干燥24h，得到中间体；
步骤d2：将步骤d1所得中间体溶于二氯甲烷配制成质量分数为40％的溶液后加入与中间体等摩尔的氢氧化钠，在1500r/min、25℃室温条件下搅拌反应24h，反应结束后冷却至25℃室温，将产物置于干燥箱中于50℃条件下干燥24h；
步骤d3：将步骤d2所得产物溶于第三有机溶剂中配制成质量分数为35％的溶液后加入与步骤d2所得产物等摩尔的氨基酸，在500r/min、25℃室温条件下搅拌18h，反应结束后冷却至25℃室温，将产物置于干燥箱中于50℃条件下干燥24h可得单体离子液体1-乙烯基-2-甲基-3-乙胺-咪唑阳离子氨基酸阴离子盐。
以上步骤d1至d3均在n2气氛下进行，上述第二有机溶剂、第三有机溶剂为乙醇、甲醇以及乙腈中的一种或多种。
然后，由单体离子液体1-乙烯基-2-甲基-3-乙胺-咪唑阳离子氨基酸阴离子盐与交联剂二乙烯基苯通过共聚反应制备阻锈剂，步骤如下：
步骤s1：将单体离子液体1-乙烯基-2-甲基-3-乙胺-咪唑阳离子氨基酸阴离子盐溶于第一有机溶剂配制成质量分数为5％的溶液，在1000r/min条件下搅拌加热升温至70℃后稳定5min后加入占二乙烯基苯和单体离子液体总质量0.8％的过硫酸钾作为引发剂形成混合溶液；
步骤s2：向步骤s1所得的混合溶液中滴加二乙烯基苯，其中二乙烯基苯与单体离子液体的质量比为1：1，反应6h后停止得到反应液；
步骤s3：将步骤s2所得反应液冷却至25℃室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于50℃条件下干燥24h，将干燥后的滤饼粉碎即可得到阻锈剂。
上述步骤s1至s3均在n2气氛下进行。引发剂过硫酸钾可用等质量的过硫酸铵或者过硫酸铵和过硫酸钾混合物代替。
本实施例所制备得到的钢筋混凝土阻锈剂在使用时，按阻锈剂的添加量直接加到水中溶解混合即可，同时按组成中水的比例扣减相应混凝土浇注时的用水量，阻锈剂的添加量以每立方米混凝土构建物所需要水泥重量的1％计算。
实施例2
首先需要按照以下步骤制备单体离子液体1-乙烯基-2-甲基-3-乙胺-咪唑阳离子氨基酸阴离子盐：
步骤d1：中间体的制备：将n-乙烯基-2-甲基咪唑溶于第二有机溶剂配制成质量分数为10％的溶液后加入与n-乙烯基-2-甲基咪唑等摩尔的2-溴乙胺氢溴酸盐，在1000r/min条件下搅拌加热升温至80℃后反应12h，反应结束后冷却至25℃室温，真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于80℃条件下干燥6h，得到中间体；
步骤d2：将步骤d1所得中间体溶于二氯甲烷配制成质量分数为50％的溶液后加入与中间体等摩尔的氢氧化钠，在2000r/min、25℃室温条件下搅拌反应12h，反应结束后冷却至25℃室温，将产物置于干燥箱中于80℃条件下干燥6h；
步骤d3：将步骤d2所得产物溶于第三有机溶剂中配制成质量分数为40％的溶液后加入与步骤d2所得产物等摩尔的氨基酸，在1000r/min、25℃室温条件下搅拌6h，反应结束后冷却至25℃室温，将产物置于干燥箱中于80℃条件下干燥6h可得单体离子液体1-乙烯基-2-甲基-3-乙胺-咪唑阳离子氨基酸阴离子盐。
以上步骤d1至d3均在n2气氛下进行，上述第二有机溶剂、第三有机溶剂为乙醇、甲醇以及乙腈中的一种或多种。
然后，由单体离子液体1-乙烯基-2-甲基-3-乙胺-咪唑阳离子氨基酸阴离子盐与交联剂二乙烯基苯通过共聚反应制备阻锈剂，步骤如下：
步骤s1：将单体离子液体1-乙烯基-2-甲基-3-乙胺-咪唑阳离子氨基酸阴离子盐溶于第一有机溶剂配制成质量分数为10％的溶液，在2000r/min条件下搅拌加热升温至85℃后稳定5min后加入占二乙烯基苯和单体离子液体总质量1％的过硫酸钾作为引发剂形成混合溶液；
步骤s2：向步骤s1所得的混合溶液中滴加二乙烯基苯，其中二乙烯基苯与单体离子液体的质量比为3：1，反应12h后停止得到反应液；
步骤s3：将步骤s2所得反应液冷却至25℃室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于80℃条件下干燥6h，将干燥后的滤饼粉碎即可得到阻锈剂。
上述步骤s1至s3均在n2气氛下进行，上述第一有机溶剂为乙醇、甲醇以及乙腈中的一种或多种。引发剂过硫酸钾可用等质量的过硫酸铵或者过硫酸铵和过硫酸钾混合物代替。
本实施例所制备得到的钢筋混凝土阻锈剂在使用时，按阻锈剂的添加量直接加到水中溶解混合即可，同时按组成中水的比例扣减相应混凝土浇注时的用水量，阻锈剂的添加量以每立方米混凝土构建物所需要水泥重量的3％计算。
实施例3
首先需要按照以下步骤制备单体离子液体1-乙烯基-2-甲基-3-乙胺-咪唑阳离子氨基酸阴离子盐：
步骤d1：中间体的制备：将n-乙烯基-2-甲基咪唑溶于第二有机溶剂配制成质量分数为8％的溶液后加入与n-乙烯基-2-甲基咪唑等摩尔的2-溴乙胺氢溴酸盐，在800r/min条件下搅拌加热升温至70℃后反应24h，反应结束后冷却至25℃室温，真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于65℃条件下干燥12h，得到中间体；
步骤d2：将步骤d1所得中间体溶于二氯甲烷配制成质量分数为50％的溶液后加入与中间体等摩尔的氢氧化钠，在1800r/min、25℃室温条件下搅拌反应12h，反应结束后冷却至25℃室温，将产物置于干燥箱中于65℃条件下干燥12h；
步骤d3：将步骤d2所得产物溶于第三有机溶剂中配制成质量分数为40％的溶液后加入与步骤d2所得产物等摩尔的氨基酸，在800r/min、25℃室温条件下搅拌12h，反应结束后冷却至25℃室温，将产物置于干燥箱中于65℃条件下干燥12h可得单体离子液体1-乙烯基-2-甲基-3-乙胺-咪唑阳离子氨基酸阴离子盐。
以上步骤d1至d3均在n2气氛下进行，上述步骤d1中的第二有机溶剂为乙醇、甲醇以及乙腈中的一种或多种。
然后，由单体离子液体1-乙烯基-2-甲基-3-乙胺-咪唑阳离子氨基酸阴离子盐与交联剂二乙烯基苯通过共聚反应制备阻锈剂，步骤如下：
步骤s1：将单体离子液体1-乙烯基-2-甲基-3-乙胺-咪唑阳离子氨基酸阴离子盐溶于第一有机溶剂配制成质量分数为20％的溶液，在1500r/min条件下搅拌加热升温至75℃后稳定8min后加入占二乙烯基苯和单体离子液体总质量1.5％的过硫酸钾作为引发剂形成混合溶液；
步骤s2：向步骤s1所得的混合溶液中滴加二乙烯基苯，其中二乙烯基苯与单体离子液体的质量比为2：1，反应12h后停止得到反应液；
步骤s3：将步骤s2所得反应液冷却至25℃室温后真空抽滤，将滤饼置于干燥箱中于65℃条件下干燥12h，将干燥后的滤饼粉碎即可得到阻锈剂。
上述步骤s1至s3均在n2气氛下进行，上述步骤s1中的第一有机溶剂为乙醇、甲醇以及乙腈中的一种或多种。引发剂过硫酸钾可用等质量的过硫酸铵或者过硫酸铵和过硫酸钾混合物代替。
本实施例所制备得到的钢筋混凝土阻锈剂在使用时，按阻锈剂的添加量直接加到水中溶解混合即可，同时按组成中水的比例扣减相应混凝土浇注时的用水量，阻锈剂的添加量以每立方米混凝土构建物所需要水泥重量的5％计算。
对阻锈剂的性能测试一般按照以下方法进行：以失重法通过测量金属在腐蚀介质中浸泡一定时间后所损失的重量，计算出其腐蚀速率，从而计算阻锈剂的缓蚀率；以动电位扫描极化法测试各腐蚀液中不同浸泡腐蚀龄期密封钢筋电极的腐蚀电流密度。
将上述三个实施例所制备得到的阻锈剂与空白试样、3％亚硝酸钠、3％商用阻锈剂作为对比例进行上述性能测试，所得缓蚀率和腐蚀电流密度结果如下表。
表1各实施例以及对比例的性能测试结果
根据上表可以看出，本发明所制备得到的钢筋混凝土阻锈剂具有非常优良的阻锈性能，其原因在于：一方面，该阻锈剂的分子中既含有硬碱基团(-nh2)，又含有软碱基团(-ch3)，是一种两性碱，由于钢筋表面的钝化层由铁的氧化物组成，属于硬酸，钝化层破坏后暴露出的本体金属则属于软酸，根据软硬酸碱理论，硬碱与硬酸配位、软碱与软酸配位所得的配位化合物是稳定的，因而，该阻锈剂既能够牢固地吸附于钢筋表面的钝化膜上形成保护膜，又能够在钝化膜破坏后吸附到本体金属表面，起到修补钝化膜的作用，同时，该阻锈剂为二乙烯基苯与单体离子液体的共聚物，其骨架为互穿网络型，其粗糙的微纳米表面、独特的介孔结构和单一的有机骨架使其具有超疏水的特性，使其更好地保护了钢筋表面；另一方面，阻锈剂的阳离子通过物理吸附于钢筋表面，然后分子中咪唑上n原子的孤对电子和芳环上的π电子与钢筋的铁原子的d轨道以及铁原子的d电子与阻锈剂的反键轨道相互作用形成化学吸附，从而更好地抑制了钢筋的腐蚀。
一种钢筋混凝土阻锈剂及其制备方法，相比于现有技术，制备过程简便、原料易得，所制备得到的阻锈剂属于高分子材料，性质稳定、绿色环保、缓蚀阻锈性能优异，同时还具有优良的耐盐水性，可广泛应用于近海、海港码头、沿海工业和民用钢筋混凝土建筑。
上述实施方式仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴。