[發明專利]一種表面具有樹枝狀結構的超疏水混凝土及其制備方法

有效

• 申請號: 201910373411.8
• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN110171947B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 王清;徐雙雙;王寧;雷露露;鄭旭
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B41/69;C04B111/27
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發明提供了一種表面具有樹枝狀結構的超疏水混凝土及其制備方法，制備包括以下步驟：將水泥、河沙、金屬粉末、水混合，攪拌形成混凝土漿料；將攪拌完成后的混凝土漿料倒入模具中壓實，自然風干；將自然風干后的混凝土置于硝酸銀溶液中進行置換反應，混凝土表面生長出一層樹枝狀微納結構；將置換反應之后的混凝土置于低表面能溶液中進行改性，改性完成后取出并在空氣中干燥，即可制得表面具有樹枝狀微納結構的超疏水混凝土。本發明在混凝土中添加金屬粉末，再與硝酸銀溶液進行化學反應，能夠直接在混凝土表面生長出樹枝狀微納結構，與混凝土粘結性強，不易剝離，使得制備的超疏水混凝土機械穩定性和耐久性優異，粗糙度均勻，疏水性優良。

技術領域

本發明涉及超疏水混凝土技術領域，具體涉及一種表面具有樹枝狀結構的超疏水混凝土及其制備方法。

背景技術

超疏水表面作為一種新型的功能材料，在化工、船舶以及石油運輸等領域具有廣泛的應用前景。近年來，隨著建筑行業的快速發展和研究人員的不斷探索，超疏水表面也越來越多的和建筑行業結合起來。其中，具有特殊潤濕性的超疏水混凝土，由于其在防覆冰、抗腐蝕、防水防污等方面均優于普通混凝土，引起了研究者的極大興趣。

眾所周知，表面微納結構和低表面能是超疏水表面的兩個重要特征。由此可知，制備超疏水混凝土也同樣需要滿足這兩個條件。目前，主要通過在混凝土表面噴涂、刷涂或浸涂含有納米顆粒的超疏水涂料來實現超疏水混凝土的制備，但是涂覆的納米顆粒與混凝土基底的粘附性差，使得涂層易脫落，造成制備的超疏水表面機械穩定性和耐久性不足；并且在噴涂、刷涂或浸涂過程中會造成納米顆粒的堆積，導致涂層厚度和粗糙度難以控制，使得制備的超疏水混凝土疏水性不均勻。

發明內容

為了解決利用噴涂、刷涂或浸涂等物理法制備超疏水表面存在的納米顆粒與混凝土粘附力差，涂層易脫落，造成制備的超疏水表面機械穩定性和耐久性不足；以及在噴涂、刷涂或浸涂過程中會造成納米顆粒的堆積，導致涂層厚度和粗糙度難以控制，使得制備的超疏水混凝土疏水性不均勻的缺陷問題，本發明的其中一個目的是提供一種表面具有樹枝狀結構的超疏水混凝土，具體為一種添加金屬粉末在表面生成樹枝狀微納結構的超疏水混凝土；本發明的另一個目的是提供一種表面具有樹枝狀結構的超疏水混凝土的制備方法，具體為一種添加金屬粉末在表面生成樹枝狀微納結構的超疏水混凝土的制備方法。

本發明采用以下的技術方案：

一種表面具有樹枝狀結構的超疏水混凝土的制備方法，包括以下步驟：

(1)將水泥、河沙、金屬粉末、水置于攪拌器內混合，攪拌形成混凝土漿料；

(2)將攪拌完成后的含有金屬粉末的混凝土漿料倒入模具中壓實，自然風干；

(3)將自然風干后的含有金屬粉末的混凝土置于硝酸銀溶液中進行置換反應，混凝土表面生長出一層樹枝狀微納結構；

(4)將置換反應之后的表面生長出一層樹枝狀微納結構的混凝土置于低表面能溶液中進行改性，改性完成后取出并在空氣中干燥，即可制得表面具有樹枝狀微納結構的超疏水混凝土。

進一步地，所述水泥為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥或復合硅酸鹽水泥。

進一步地，水泥、河沙、水、金屬粉末的質量比為10:10:5:1-2。

進一步地，所述金屬粉末為銅粉末。

進一步地，步驟(3)中的硝酸銀溶液的濃度為0.01mol/L-0.1mol/L，置換反應時間為5-20min。

進一步地，硝酸銀溶液中添加有氟離子化合物。

進一步地，所述氟離子化合物為NaF或KF。

進一步地，所述低表面能溶液中的低表面材料為硬脂酸、全氟辛酸、氟硅烷或十六烷基三甲基溴化銨。