一種抗壞血酸作為海水阻銹劑的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種阻銹劑在混凝土環(huán)境中或相應(yīng)的堿性條件下，抑制海水或氯化鈉溶液中的鋼材（碳鋼）腐蝕，具體地說是一種抗壞血酸作為海水阻銹劑在混凝土堿性環(huán)境或相應(yīng)堿性條件下的應(yīng)用。阻銹劑應(yīng)用于混凝土堿性環(huán)境中或相應(yīng)堿性條件下，對海水或氯化鈉介質(zhì)中的碳鋼材料及其鋼筋制品進(jìn)行腐蝕防護(hù)，采用本發(fā)明的阻銹劑，用量少，來源廣泛，無毒，綠色環(huán)保，效率高，持續(xù)作用能力強，能夠有效抑制碳鋼的腐蝕破壞，具有顯著的應(yīng)用價值和廣闊的市場前景。
【專利說明】一種抗壞血酸作為海水阻銹劑的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種阻銹劑在混凝土環(huán)境中或相應(yīng)的堿性條件下，抑制海水或氯化鈉溶液中的鋼材(碳鋼)腐蝕，具體地說是一種抗壞血酸作為海水阻銹劑在混凝土堿性環(huán)境或相應(yīng)堿性條件下的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]立足生態(tài)環(huán)境保護(hù)和海洋資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要，鋼筋混凝土阻銹劑不僅要求具有低廉的成本、穩(wěn)定高效的防腐效果和安全方便的管理使用方法，而且在應(yīng)用開發(fā)過程中要適應(yīng)綠色化學(xué)的要求，降低產(chǎn)品的環(huán)境負(fù)荷。
[0003]傳統(tǒng)的高效鋼筋混凝土無機阻銹劑產(chǎn)品如:磷酸鹽類、鉻酸鹽類和亞硝酸基類，在歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會所發(fā)布的PR ENV1504-9公告中被列為劇毒化合物，已禁止在基礎(chǔ)設(shè)施和海洋工程建設(shè)中作為混凝土添加劑使用。目前占有主要市場份額的有機阻銹劑如:胺類、醇胺類和脂肪酸類，根據(jù)《中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報》海洋資源可持續(xù)循環(huán)利用的要求，仍存在防腐性能指標(biāo)和零污染物排海量無法統(tǒng)籌兼顧的問題，無毒環(huán)保由此成為了阻銹劑在今后發(fā)展中無可回避的制約瓶頸。
[0004]采用天然小分子生物材料或合成制劑如:維生素和抗菌藥物等作為來源廣泛、價格低廉、環(huán)境友好且對人體無毒性的新型緩蝕劑來取代傳統(tǒng)阻銹劑的研究思路和成果突破，一些抗菌性生物堿、真菌劑、農(nóng)作物荷爾蒙抑制劑植物萃取有機酸都已被研究證明能夠在金屬表面和酸性或中性溶液中的氯離子等腐蝕介質(zhì)發(fā)生競爭吸附反應(yīng)，并且已有工作逐步從中篩選出如:含羞草和單寧酸等化合物，都具有在飽和的Ca (OH) 2混凝土模擬液高堿性環(huán)境中能保持較高阻銹效率的特點。
[0005]其中三種維生素(B3、B6, C)在酸性和中性溶液中對碳鋼均具有良好的緩蝕性能，F(xiàn)erreira通過極化曲線和交流阻抗首次研究了抗壞血酸在pH=2_6酸性溶液中的緩蝕效率；Goncalves和Ju研究發(fā)現(xiàn)煙酸在pH=2.7的0.5M Na2SO4中可顯著降低陽極反應(yīng)的腐蝕電流；Pang研究了吡哆醇在IM HCl中的吸附等溫規(guī)律；轉(zhuǎn)向混凝土鋼筋防腐領(lǐng)域，對維生素系列化合物阻銹性能和規(guī)律的進(jìn)一步探討勢必也將成為競相追逐的學(xué)術(shù)熱點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種天然、綠色無毒、高效的有效成分為含維生素類化合物的鋼筋阻銹劑，用以抑制堿性條件下碳鋼及其混凝土中鋼筋材料制品在海水或氯化鈉介質(zhì)中的腐蝕。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0008]一種抗壞血酸作為海水阻銹劑在混凝土堿性環(huán)境或相應(yīng)堿性條件下的應(yīng)用。
[0009]其中混凝土堿性環(huán)境或相應(yīng)堿性條件是指pH值為9.5-13.5。
[0010]所述阻銹劑應(yīng)用于混凝土堿性環(huán)境中或相應(yīng)堿性條件下，是指抗壞血酸作用于海水或氯化鈉介質(zhì)中對碳鋼材料及其鋼筋制品進(jìn)行腐蝕防護(hù)。[0011]所述海水或氯化鈉介質(zhì)中抗壞血酸的濃度為0.02-0.2g/L。
[0012]所述海水或氯化鈉介質(zhì)中抗壞血酸的濃度優(yōu)選為0.02-0.15g/L。
[0013]所述海水或氯化鈉介質(zhì)中抗壞血酸的濃度最優(yōu)選為0.04-0.15g/L。
[0014]所述碳鋼材料及其鋼筋制品浸沒在海水或氯化鈉介質(zhì)中，浸沒溫度為10_55°C。
[0015]大量實驗證明抗壞血酸在海水溶液中濃度超過0.2g/L繼續(xù)增大時，阻銹效率反而開始下降，這是由于濃度超過了一定的臨界值，促使產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂懈呷芙庑缘慕j(luò)合物造成的，反之，抗壞血酸在海水溶液中濃度過低，例如低于0.02g/L則難以實現(xiàn)高效的阻銹效果。
[0016]海水或氯化鈉介質(zhì)中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%_5%，
[0017]有效成分為抗壞血酸別名為維生素C或2，3，4，5，6_五羥基_2_己烯酸_4_內(nèi)酯；
[0018]本發(fā)明產(chǎn)品能防止碳鋼材料及其鋼筋制品在混凝土環(huán)境中或相應(yīng)的堿性條件下，與海水或氯化鈉溶液中氯鹽接觸時所發(fā)生的腐蝕電化學(xué)反應(yīng)(局部腐蝕和全面腐蝕)。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:
[0020]1.成本低。本發(fā)明阻銹劑的有效成分為抗壞血酸，該化合物與自然界中廣泛存在，并已在工業(yè)上大量生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于保健醫(yī)療、生物制劑，來源廣泛，價格低廉。
[0021 ] 2.綠色無毒環(huán)保。本發(fā)明阻銹劑與目前市場上占有主要份額的無機阻銹劑和胺類阻銹劑相比，具有暴露于強光下 或在土壤和生物體中易降解為無毒物質(zhì)的優(yōu)勢，不會給環(huán)境帶來負(fù)荷，符合綠色阻銹劑發(fā)展的趨勢。
[0022]3.適用性強。本發(fā)明阻銹劑的適用范圍廣，在不同鹽度、溫度和較寬的堿性pH范圍內(nèi)均具有優(yōu)良的阻銹性能。
[0023]4.高效性。本發(fā)明添加少量的阻銹劑就能夠有效抑制碳鋼材料或其相應(yīng)的鋼筋制品在腐蝕介質(zhì)中的破壞。
[0024]5.耐久性好。本發(fā)明緩蝕劑具有長效的作用持久性，能夠長時間在堿性環(huán)境中保持較高的阻銹效率。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明按照GB10124-88《金屬材料實驗室均勻腐蝕全浸試驗方法》進(jìn)行失重試驗，并采用電化學(xué)交流阻抗譜和動電位極化兩種電化學(xué)方法進(jìn)行阻銹性能表征。雖然三種方法得到的阻銹效率有一定差異，主要是由于失重法測試的是平均腐蝕速率，電化學(xué)方法測試的是瞬態(tài)過程中的腐蝕效率，但各種方法的總體變化趨勢一致，可以看出在不同鹽度、阻銹劑濃度、溫度、PH值條件下該化合物均具有優(yōu)良的阻銹性能。所采用的實驗測試方法出自文獻(xiàn):【1】W.Li, L.Huj S.Zhangj B.Houj Effects of two fungicides on the corrosionresistance of copper in 3.5% NaCl solution under various conditions[J],Corros.Sc1.2011,53:735-745【2】H.Tian，W.Li，B.Hou.Novel application of a hormonebiosynthetic inhibitor for the corrosion resistance enhancement of copper insynthetic seawater[J].Corros.Sc1.2011，53:3435 - 3445。
[0026]實施例1
[0027]條件:實驗材料為碳鋼(Fe:99.5%，Mn:0.4-0.5%，C:0.1-0.2%)，有效阻銹劑成分為抗壞血酸，介質(zhì)為3.5%氯化鈉溶液，用量100L，加入抗壞血酸的有效含量為2g，溫度為25°C,pH=9.5，浸沒時間為60天。[0028]通過實驗測試獲得阻銹效率分別為，失重82.5%，電化學(xué)阻抗譜84.7%，動電位極化曲線85.1%，表明化合物為用量低、效率高的阻銹劑。
[0029]實施例2
[0030]條件:實驗材料為碳鋼(Fe:99.5%，Mn:0.4-0.5%，C:0.1-0.2%)，有效阻銹劑成分為抗壞血酸,介質(zhì)為3.5%氯化鈉溶液，用量100L，加入抗壞血酸的有效含量為4g，溫度為25°C,pH=9.5，浸沒時間為60天。
[0031]通過實驗測試獲得阻銹效率分別為，失重90.8%，電化學(xué)阻抗譜91.6%，動電位極化曲線92.4%，表明化合物為用量低、效率高的阻銹劑。
[0032]實施例3
[0033]條件:實驗材料為碳鋼(Fe:99.5%，Mn:0.4-0.5%，C:0.1-0.2%)，有效阻銹劑成分為抗壞血酸,介質(zhì)為3.5%氯化鈉溶液，用量100L，加入抗壞血酸的有效含量為8g，溫度為25°C,pH=9.5，浸沒時間為60天。
[0034]通過實驗測試獲得阻銹效率分別為，失重92.8%，電化學(xué)阻抗譜94.2%，動電位極化曲線93.3%，表明化合物為用量低、效率高的阻銹劑。
[0035]實施例4
[0036]條件:實驗材料為碳鋼(Fe:99.5%，Mn:0.4-0.5%，C:0.1-0.2%)，有效阻銹劑成分為抗壞血酸，介質(zhì)為3.5%氯化鈉溶液，用量100L，加入抗壞血酸的有效含量為12g，溫度為25°C,pH=9.5，浸沒時間為60天。
[0037]通過實驗測試獲得阻銹效率分別為，失重94.8%，電化學(xué)阻抗譜95.2%，動電位極化曲線95.6%，表明化合物為用量低、效率高的阻銹劑。
[0038]實施例5
[0039]條件:實驗材料為碳鋼(Fe:99.5%，Mn:0.4-0.5%，C:0.1-0.2%)，有效阻銹劑成分為抗壞血酸，介質(zhì)為3.5%氯化鈉溶液，用量100L，加入抗壞血酸的有效含量為15g，溫度為25°C, pH=9.5，浸沒時間為60天。
[0040]通過實驗測試獲得阻銹效率分別為，失重95.1%，電化學(xué)阻抗譜96.8%，動電位極化曲線95.7%，表明化合物為用量低、效率高的阻銹劑。
[0041]實施例6
[0042]條件:實驗材料為碳鋼(Fe:99.5%，Mn:0.4-0.5%，C:0.1-0.2%)，效阻銹劑成分為抗壞血酸,介質(zhì)為3.5%氯化鈉溶液，用量100L，加入抗壞血酸的有效含量為2g,溫度為25°C,pH=10.5，浸沒時間為60天。
[0043]通過實驗測試獲得阻銹效率分別為，失重84.2%，電化學(xué)阻抗譜85.5%，動電位極化曲線85.6%，表明化合物為用量低、效率高的阻銹劑。
[0044]實施例7
[0045]條件:實驗材料為碳鋼(Fe:99.5%，Mn:0.4-0.5%，C:0.1-0.2%)，有效阻銹劑成分為抗壞血酸,介質(zhì)為3.5%氯化鈉溶液，用量100L，加入抗壞血酸的有效含量為2g,溫度為25°C，pH=12，浸沒時間為60天。
[0046]通過實驗測試獲得阻銹效率分別為，失重87.1%，電化學(xué)阻抗譜89.3%，動電位極化曲線88.7%，表明化合物為用量低、效率高的阻銹劑。[0047]實施例8
[0048]條件:實驗材料為碳鋼(Fe:99.5%，Mn:0.4-0.5%，C:0.1-0.2%)，有效阻銹劑成分為抗壞血酸,介質(zhì)為3.5%氯化鈉溶液，用量100L，加入抗壞血酸的有效含量為2g,溫度為25°C,pH=13.5，浸沒時間為60天。
[0049]通過實驗測試獲得阻銹效率分別為，失重92.5%，電化學(xué)阻抗譜93.7%，動電位極化曲線94.6%，表明化合物為用量低、效率高的阻銹劑。
[0050]實施例9
[0051]條件:實驗材料為碳鋼(Fe:99.5%，Mn:0.4-0.5%，C:0.1-0.2%)，有效阻銹劑成分為抗壞血酸,介質(zhì)為3.5%氯化鈉溶液，用量100L，加入抗壞血酸的有效含量為4g，溫度為35°C,pH=9.5，浸沒時間為60天。
[0052]通過實驗測試獲得阻銹效率分別為，失重90.5%，電化學(xué)阻抗譜91.2%，動電位極化曲線91.5%，表明化合物為用量低、效率高的阻銹劑。
[0053]實施例10
[0054]條件:實驗材料為碳鋼(Fe:99.5%，Mn:0.4-0.5%，C:0.1-0.2%)，有效阻銹劑成分為抗壞血酸,介質(zhì)為3.5%氯化鈉溶液，用量100L，加入抗壞血酸的有效含量為4g，溫度為45°C,pH=9.5，浸沒時間為60天。
[0055]通過實驗測試獲得阻銹效率分別為，失重87.5%，電化學(xué)阻抗譜88.4%，動電位極化曲線87.7%，表明化合物為用量低、效率高的阻銹劑。
[0056]實施例11
[0057]條件:實驗材料為碳鋼(Fe:99.5%，Mn:0.4-0.5%，C:0.1-0.2%)，有效阻銹劑成分為抗壞血酸,介質(zhì)為3.5%氯化鈉溶液，用量100L，加入抗壞血酸的有效含量為4g，溫度為55°C,pH=9.5，浸沒時間為60天。
[0058]通過實驗測試獲得阻銹效率分別為，失重85.1%，電化學(xué)阻抗譜86.9%，動電位極化曲線86.3%，表明化合物為用量低、效率高的阻銹劑。
【權(quán)利要求】
1.一種抗壞血酸作為海水阻銹劑在混凝土堿性環(huán)境或相應(yīng)堿性條件下的應(yīng)用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述抗壞血酸作為海水阻銹劑在混凝土堿性環(huán)境或相應(yīng)堿性條件下的應(yīng)用，其特征在于:混凝土堿性環(huán)境或相應(yīng)堿性條件是指PH值為9.5-13.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述抗壞血酸作為海水阻銹劑在混凝土堿性環(huán)境或相應(yīng)堿性條件下的應(yīng)用，其特征在于:所述阻銹劑應(yīng)用于混凝土堿性環(huán)境中或相應(yīng)堿性條件下，是指抗壞血酸作用于海水或氯化鈉介質(zhì)中對碳鋼材料及其鋼筋制品進(jìn)行腐蝕防護(hù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述抗壞血酸作為海水阻銹劑在混凝土堿性環(huán)境或相應(yīng)堿性條件下的應(yīng)用，其特征在于:所述海水或氯化鈉介質(zhì)中抗壞血酸的濃度為0.02-0.2g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述抗壞血酸作為海水阻銹劑在混凝土堿性環(huán)境或相應(yīng)堿性條件下的應(yīng)用，其特征在于:所述海水或氯化鈉介質(zhì)中抗壞血酸的濃度優(yōu)選為0.02-0.15g/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述抗壞血酸作為海水阻銹劑在混凝土堿性環(huán)境或相應(yīng)堿性條件下的應(yīng)用，其特征在于:所述海水或氯化鈉介質(zhì)中抗壞血酸的濃度最優(yōu)選為0.04-0.15g/L0
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述抗壞血酸作為海水阻銹劑在混凝土堿性環(huán)境或相應(yīng)堿性條件下的應(yīng)用，其特征在于:所述碳鋼材料及其鋼筋制品浸沒在海水或氯化鈉介質(zhì)中，浸沒溫度為 10-55 0C ο
【文檔編號】C23F11/06GK103510093SQ201210204060
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月20日
【發(fā)明者】李偉華, 田惠文, 孫叢濤, 侯保榮 申請人:中國科學(xué)院海洋研究所