[發明專利]一種超疏水水泥及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810139503.5
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108341635B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 張友法;王威;姚道州;王山林;余新泉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B28/06;C04B28/30;C04B111/27
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

一種超疏水水泥及其制備方法和應用，低速機械攪拌條件下，在乙醇中先后加入水泥粉、細沙和疏水改性劑，然后高速攪拌，獲得改性水泥細沙溶液；將改性水泥細沙溶液過濾、烘干并破碎，獲得超疏水水泥細沙混合粉；低速機械攪拌條件下，將超疏水水泥細沙混合粉投入含有表面活性劑、分散劑和氟硅烷的水溶液中，然后機械攪拌，形成超疏水水泥。該方法不需另外配備涂層，工藝簡單、易操作，適合大規模制備生產，所得的混凝土整體超疏水性均良好，且磨損后內部仍未超疏水，超疏水特性不易被破壞，適用于各種混凝土應用場所，前景良好。

技術領域

本發明屬于新型建筑材料及其涂層制備技術領域，具體涉及一種超疏水水泥及其制備方法和應用。

背景技術

從1824 年開始，波特蘭水泥和砂石料以其使用范圍廣、性價比高等優勢成為土木建筑工程中廣泛使用的建筑原材料，由它們配制而成的混凝土也成為了最受歡迎的人造石，隨著社會發展，混凝土的用量也在與日俱增。但是，普通混凝土表面的親水性和多孔結構使其在惡劣環境下的耐久性存在很大的問題，比如在嚴酷的海洋環境、除冰鹽環境、硫酸鹽環境中，鋼筋銹脹、混凝土開裂松散一直是混凝土工程界面臨的嚴重問題，社會經濟損失十分巨大。另一方面，對于混凝土外墻立面裝飾材料，隨著時間的推移，會出現墻體發霉、沾灰、沾污、微生物附著等現象，使得立面表面變臟，會嚴重影響建筑物美觀與使用壽命。

超疏水表面指與水滴的接觸角大于150°，滾動角小于10°的表面。自“荷葉效應”發現以來，超疏水表面在自清潔、防腐防霉、防冰防霜和油水分離等領域具有廣泛應用。而由此構建的超疏水混凝土可以有效緩解或解決上述混凝土耐久性問題。目前，超疏水混凝土的構建主要有兩種方式。一種方式是在混凝土表面做涂層處理，但是疏水涂層的耐磨性遠遠低于混凝土自身，因此，在外力作用下，混凝土表面的疏水涂層耐磨性差，很容易遭受到破壞，從而使混凝土失去超疏水性。另一種方式是在混凝土體系內直接摻雜像硅烷乳液、氟硅烷等低表面能物質，但是這種方式制備的混凝土容易存在疏水性不均勻，且磨損后的混凝土表面粘附力上升的情況。

發明內容

解決的技術問題：為解決普通混凝土易結冰、在嚴酷環境下耐久性差及墻體易沾灰、沾污、發霉等缺點，本發明提供了一種超疏水水泥及其制備方法和應用。

技術方案：一種超疏水水泥的制備方法，包括以下步驟：(1) 100-500rpm低速機械攪拌條件下，在乙醇中先后加入水泥粉、細沙和疏水改性劑，然后在1000-3000rpm轉速條件下高速攪拌12-48h，獲得改性水泥細沙溶液；各組分的質量配比為：水泥粉50-150份，細沙0-500份，疏水改性劑1-20份，乙醇50-150份；(2) 將改性水泥細沙溶液過濾、烘干并破碎，獲得200-400目超疏水水泥細沙混合粉；(3) 100-500rpm低速機械攪拌條件下，將超疏水水泥細沙混合粉投入含有表面活性劑、分散劑和氟硅烷的水溶液中，然后在500-2000rpm轉速條件下機械攪拌5-30min，形成超疏水水泥；各組分的質量配比為：超疏水水泥細沙混合粉50-150份，表面活性劑0.5-1.5份，分散劑0.5-2份，氟硅烷0.5-1.5份，水10-100份。

優選的，上述水泥粉為普通硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水色水泥、鎂水泥中的至少一種。

優選的，上述細沙為經過60-200目篩選的石英砂、河沙或海沙中的至少一種。

優選的，上述疏水改性劑為烷基硅氧烷或氟硅烷。

優選的，上述表面活性劑為全氟丙烯酸共聚物表面活性劑、全氟烷基丙烯酸酯表面活性劑、氟化烷基磺酸鹽表面活性劑、氟碳表面活性劑、聚乙烯醇表面活性劑中的至少一種。

優選的，上述分散劑為甲基丙烯酸羥乙酯（HPMA）、聚乙二醇200、聚乙二醇400、焦磷酸鈉、磷酸三鈉、偏硅酸鈉、二硅酸鈉、烷基芳基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽中的至少一種；

優選的，上述改性水泥細沙溶液中各組分的質量配比為：水泥50份，細沙50份，疏水改性劑1份，乙醇50份。