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pH智能响应涂层的制备及其在钢筋混凝土环境中的防腐机制

项腾飞  张艳丽  强玉杰  
【摘要】:随着钢筋混凝土结构在建筑业中的广泛应用,钢筋防腐已成为土木工程领域研究的重点。钢筋的腐蚀会导致混凝土结构的过早失效,降低耐久性,在钢筋表面喷涂涂层是防止钢筋过早锈蚀的有效措施之一。目的在本工作中,作者提出利用纳米容器埃洛石作为载体来负载缓蚀剂,然后将其与有机涂层结合,实现涂层的智能防腐。方法首先通过真空吸附方法将缓蚀剂D-葡萄糖酸钠(SD)负载到埃洛石纳米管(HNTs)内,之后采用层层自组装技术成功地制备了SD-HNTs-A3@CS/SA智能纳米容器,实现了缓蚀剂的可控释放特性。结果通过BET分析发现,经过3mol/L H_2SO_4蚀刻后,埃洛石纳米管的内径增加最大,同时根据TG结果表明扩孔后的HNTs对缓蚀剂的负载能力提高了3倍左右,紫外可见光谱(UV-Vis)分析表明,在酸性或碱性条件下,该纳米容器能够迅速释放出缓蚀剂进行防护。当SD-HNTs-A3@CS/SA掺入至环氧涂层中的含量为2%时,这种智能涂层在能够高效保护混凝土模拟液中的钢片,即使浸泡18天后,涂层阻抗模值仍能保持6.4×10~6Ω·cm~2。最后作者通过分子动力学模拟和表面分析技术进一步揭示了缓蚀剂SD对钢的防腐机理。本研究成果可为智能涂层的制备提供新的思路和途径,有望应用于土木工程领域的钢筋防腐。

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