一种超疏水自清洁的再生水泥基涂料，是改性废旧水泥粉末，即其中的水化硅酸钙凝胶C-S-H被改性的废旧水泥粉末，其结构式是：2CaO·SiO2·nH2O，n＝1.5～3。制备方法：将收集到的粒径小于0.15mm的废弃混凝土微细粉末进行研磨，过筛孔孔径为80μm的水泥水筛，干燥后得到废旧水泥粉末并用密封袋封装待用；先控制水温在40℃，然后在浸入水中的三口烧瓶中加入废旧水泥粉末、甲基三乙氧基硅烷和乙醇，废旧水泥粉末加入量为甲基三乙氧基硅烷与乙醇质量之和的11％～25％，超声1h加氨水，再超声30～90min，得有机-无机杂化的再生水泥基涂料，甲基三乙氧基硅烷、乙醇及氨水的摩尔比为1∶35∶12.5。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有超疏水自清洁特性的再生水泥基涂层及其制备方法。
技术介绍
本专利技术主要针对水泥基外墙、跨江海大桥的桥墩和桥面、海港码头、轮船和航母的甲板和外壳、污水池、酸碱液体储液池、油水分离装置等有防水、防结冰、防酸碱液体侵蚀、 防钢筋(钢板)锈蚀这类特殊性能要求的基体材料，而专利技术的超疏水涂层材料。当水、海水、盐水等侵蚀性液体进入不到混凝土或钢筋混凝土内部时，就可大幅减缓桥梁、建筑外墙、海港码头、船舶甲板和外壳等结构的腐蚀速率，大大提升其耐久性，延长这些结构的使用寿命。其中，当潜艇、轮船表面具有超疏水性，那么船速能得到很大的提高， 船运的时间可以得到很大的降低。在Jia等人在利用硅烷化的超疏水硅表面进行减阻研究发现，减阻可达30% -40%。因此，本专利技术使用废旧混凝土微细粉末作为有机_无机杂化对象，采用成本低、对基底属性要求不高、且可以快速大量制备的溶胶_凝胶法来制备超疏水有机_无机杂化涂层材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，由本专利技术所得涂料形成的涂层具有接触角大、耐久性和耐冲刷的特点。本专利技术采用如下技术方案本专利技术所述的一种超疏水自清洁的再生水泥基涂料，所述涂料是粒径小于80 μ m 的改性废旧水泥粉末，所述改性废旧水泥粉末是作为废旧水泥粉末中组份之一的水化硅酸钙凝胶C-S-H被改性的废旧水泥粉末，所述的被改性的水化硅酸钙凝胶C-S-H结构式是xCaO · SiO2 · (χ_0· 5) H2O, η = 2 3· 5。本专利技术所述的一种超疏水自清洁的再生水泥基涂料的制备方法，包括下列步骤(1)废旧水泥粉末的制备将收集到的粒径小于0. 15mm的废弃混凝土微细粉末进行研磨，过筛孔孔径为80μπι的水泥水筛，干燥后得到废旧水泥粉末并用密封袋封装待用，(2)再生水泥基涂料的制备首先控制超声波清洗器中的水温在40°C，然后在浸入水中的三口烧瓶中先后加入废旧水泥粉末、甲基三乙氧基硅烷(MTES)和分析纯乙醇， 其中，废旧水泥粉末加入量为甲基三乙氧基硅烷(MTES)与乙醇质量之和的11% 25%， 超声处理Ih后，加入分析纯氨水，继续超声处理30 90min，即可获得有机-无机杂化的再生水泥基涂料，所述甲基三乙氧基硅烷MTES、分析纯乙醇及分析纯氨水的摩尔比为 1 · 3 5 · 12* 5 ο与现有技术相比，本专利技术具有以下特点本专利技术具有超疏水特性，与pH值5-12的液滴的接触角大于150° (如图1_图4 所示)，能够自清洁(如图5-图8所示)，耐久性和耐冲刷良好(如图9、图10所示)，能在pH值5-12的范围内使用。(1)水泥净浆中，水泥水化后的C-S-H凝胶体水解后获得带有羟基的硅酸钙纳米颗粒，MTES水解后可获得CH3-Si-(OH)3,两个水解产物发生缩合反应，形成表面包裹有大量-CH3基团(如图11所示)的水化硅酸钙无机聚合体，具有疏水性；(2)涂抹方式对再生水泥基涂层的疏水性影响较小；(3)再生水泥基涂层与纯水、自来水、PH值为10的弱碱液体和pH值为5弱酸液体的接触角均大于150°，且黏附力较小，见图1-图4所示，显示出优异的超疏水特性；(4)通过冲刷试验测试，涂层表面能够冲刷时间大于96h无异常，说明本专利技术制备的再生水泥基涂层具有很强的抗洗刷性，见图9、图10所示；(5)将粉煤灰均勻洒在本专利技术所述的再生水泥基涂层表面，随后用5L自来水从高度IOcm处以lL/min的流速倾倒到试块表面，结果发现该涂层具有很好的自清洁性，见图 5_图8所示。附图说明图1为纯水液滴在再生水泥基涂层表面的接触角，图2为自来水液滴在再生水泥基涂层表面的接触角，图3为弱碱性(pH = 10)液滴在再生水泥基涂层表面的接触角，图4为弱酸性(pH = 5)液滴在再生水泥基涂层表面的接触角，图5为自清洁试验前的再生水泥基涂层表面形貌，图6为附着粉煤灰的再生水泥基涂层表面，图7为粉煤灰被冲洗后的再生水泥基涂层表面，图8为自清洁试验完成后风干的再生水泥基涂层表面，图9为耐冲刷试验前的再生水泥基涂层表面，图10为耐冲刷试验后的再生水泥基涂层表面，图11为再生水泥基涂层的红外光谱分析图，图12为实例1的基材浸渍方法制备超疏水再生水泥基涂层，图13为实例2的直接滴加方法制备超疏水再生水泥基涂层，图14为实例3的人工涂刷方式涂装超疏水再生水泥基涂层，图15为实例4的高压喷枪方式制备超疏水再生水泥基涂层，图16为实例5的1. 5Ca0 · SiO2 · H2O水化硅酸钙凝胶形貌，图17为实例5的2Ca0 · SiO2 · 1. 5H20水化硅酸钙凝胶形貌，图18为实例5的3. 4CaO · SiO2 · 3H20水化硅酸钙凝胶形貌。实例1(1)废旧水泥粉末的制备将收集到的粒径小于0. 15mm的废弃混凝土微细粉末进行研磨，过筛孔孔径为80μπι的水泥水筛，干燥后得到废旧水泥粉末并用密封袋封装待用，(2)再生水泥基涂料的制备首先控制超声波清洗器中的水温在40°C，然后在浸入水中的三口烧瓶中先后加入废旧水泥粉末、甲基三乙氧基硅烷(MTES)和分析纯乙醇， 其中，废旧水泥粉末加入量为甲基三乙氧基硅烷(MTES)与乙醇质量之和的11% 25%， 超声处理Ih后，加入分析纯氨水，继续超声处理30 90min，即可获得有机-无机杂化的再生水泥基涂料，所述甲基三乙氧基硅烷MTES、分析纯乙醇及分析纯氨水的摩尔比为 1 · 3 5 · 12* 5 ο按照上述制备方法，获得了具有超疏水自清洁特性的再生水泥基涂层材料，见图 12所示。对上述具有超疏水自清洁特性的再生水泥基涂料，通过如下涂抹方式将基材浸泡在所述再生水泥基涂料中继续超声处理lOmin，取出后室温下自然干燥24h，形成超疏水涂层，所述基材为水泥基材、玻璃基材、石材或钢材；经过以上步骤，即可在水泥基材、玻璃基材、石材或钢材等表面获得具有超疏水自清洁特性的再生水泥基涂层。实例2(1)废旧水泥粉末的制备将收集到的粒径小于0. 15mm的废弃混凝土微细粉末进行研磨，过筛孔孔径为80μπι的水泥水筛，干燥后得到废旧水泥粉末并用密封袋封装待用，(2)再生水泥基涂料的制备首先控制超声波清洗器中的水温在40°C，然后在浸入水中的三口烧瓶中先后加入废旧水泥粉末、甲基三乙氧基硅烷(MTES)和分析纯乙醇， 其中，废旧水泥粉末加入量为甲基三乙氧基硅烷(MTES)与乙醇质量之和的11% 25%， 超声处理Ih后，加入分析纯氨水，继续超声处理30 90min，即可获得有机-无机杂化的再生水泥基涂料，所述甲基三乙氧基硅烷MTES、分析纯乙醇及分析纯氨水的摩尔比为 1 · 3 5 · 12* 5 ο按照上述制备方法，获得了具有超疏水自清洁特性的再生水泥基涂层材料，见图 13所示。对上述具有超疏水自清洁特性的再生水泥基涂料，通过如下涂抹方式直接滴加所述再生水泥基涂料至基材表面，室温下自然干燥24h后，形成超疏水涂层，所述基材为水泥基材、玻璃基材、石材或钢材；经过以上步骤，即可在水泥基材、玻璃基材、石材或钢材等表面获得具有超疏水自清洁特性的再生水泥基涂层。实例3(1)废旧水泥粉末的制备将收集到的粒径小于0. 15mm的废弃混凝土微细粉末进行研磨，过筛孔孔径为80μπι的水泥水筛，干燥后得到废旧水泥粉末并用密封袋本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭丽萍，张友法，虞涛，陈波，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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