CN109180218A - 一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅及基于其的涂层及制备方法和应用 - Google Patents

一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅及基于其的涂层及制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN109180218A
CN109180218A CN201811216118.2A CN201811216118A CN109180218A CN 109180218 A CN109180218 A CN 109180218A CN 201811216118 A CN201811216118 A CN 201811216118A CN 109180218 A CN109180218 A CN 109180218A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cement
micro
nano structure
nano
hydrophobicity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811216118.2A
Other languages
English (en)
Inventor
王程
冷少争
郭慧东
黄剑锋
曹丽云
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaanxi University of Science and Technology
Original Assignee
Shaanxi University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaanxi University of Science and Technology filed Critical Shaanxi University of Science and Technology
Priority to CN201811216118.2A priority Critical patent/CN109180218A/zh
Publication of CN109180218A publication Critical patent/CN109180218A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
    • C04B41/5035—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层合成，具体涉及一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅及基于其的涂层及制备方法和应用，制备水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层的方法，包括如下步骤：先对硅灰与纳米氧化硅进行混合，得到微纳氧化硅，再对微纳氧化硅进行改性，得到超疏水微纳结构氧化硅，最后涂在水泥上，得到水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层。本发明的制备水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层的方法首先通过对廉价的硅灰与纳米氧化硅混合，使其结构变成微纳结构；再对微纳氧化硅进行改性，提高其表面疏水性，通过本发明的方法制备的沸石具有较高的疏水性，且价格低，有望在道路防覆冰等领域获得实际应用。

Description

一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅及基于其的涂层及 制备方法和应用
技术领域
本发明涉及水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层的合成，具体涉及一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅及基于其的涂层及制备方法和应用。
背景技术
冬季寒冷地区水泥混凝土路面结冰的现象极大降低了交通运营能力，并引发安全性问题。近年来，研究者发现通过在水泥混凝土路面构筑超疏水涂层可极大地改善路面的防覆冰及防冻抗滑性能，具有广阔的研究和应用前景。
超疏水表面，通常是对水憎恶性，能通过排斥地表水可以使水泥混凝土路面防结冰，更加耐用。莲子叶是自然界中最出名的超疏水表面，并且已经有仿生方法来模拟产生疏水表面的“荷叶效应”。疏水性受材料的化学性质或表面能的控制，以及纳米到微米级的分层形貌或表面粗糙度结构。尽管将纳米到微米级的分层形貌转化为人造表面已经得到广泛研究，还大量应用于日常生活、工业制造、管道输送、航海等诸多领域。但是关于应用到超疏水混凝土路面的文献报道非常有限，而我国公路的主要结构是水泥混凝土路面，深受严寒气候的影响，对于超疏水材料还没有实际的应用。
我国公路的主要结构是水泥混凝土路面，深受严寒气候的影响，传统的除冰方法通常是人为的在结冰路面撒融雪剂(如盐)，还有人工清除和通过铲雪车机械清除等。不可否认这些方法取得一定程度的效果，但有相当大的局限性，浪费人力物力且效率不高还污染环境，例如在路面上洒融雪剂，这些物质会流入土壤使土壤盐碱化，渗入水体造成污染，破坏生态环境。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅及基于其的涂层及制备方法和应用，通过该方法制备的水泥涂层具有较高的结构稳定性和超疏水性，成本低。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅，其原料包括硅灰、纳米氧化硅和硅烷偶联剂；以质量分数计，纳米氧化硅的含量为硅灰质量的2％-30％，硅烷偶联剂的含量为硅灰与纳米氧化硅总质量的10％-80％。
一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅的制备方法，其过程为：先将硅灰与纳米氧化硅混合干燥，得到微纳结构的氧化硅；再向微纳结构的氧化硅加入硅烷偶联剂进行改性，得到水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅。
改性过程中，反应温度为50℃-80℃。
改性反应时间为12-48h。
改性过程中，对物料不断进行搅拌。
向微纳结构的氧化硅加入硅烷偶联剂进行改性后，通过抽滤和干燥得到水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅。
一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层的制备方法，包括如下步骤：
将水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅粉末筛于水泥上面，养护脱模后得到水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层。
一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层，通过上述方法制得，水滴与所述水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层间的接触角为132°-166°。
一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层的应用，水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层用于道路防覆冰。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅的原料包括廉价的硅灰、纳米氧化硅和用于有机改性的硅烷偶联剂，微米的硅灰和纳米氧化硅混合可形成具有粗糙表面的微纳米结构氧化硅，再利用硅烷偶联剂对微纳米氧化硅进行改性可降低其表面能，获得的氧化硅涂层可表现出优异的超疏水性。硅灰和纳米氧化硅具有一定的火山灰活性，其可与水泥之间发生火山灰反应，从而牢固地键合在水泥基表面，获得的氧化硅涂层具有较高的结构稳定性。这种水泥基表面微纳米结构氧化硅具有的超疏水性可避免雨水在路面上的渗入，进而防止路面结冰的问题，同时还可降低冰雪在路面的结合力，进而赋予路面优异的防覆冰功能。综上，本发明的水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅具有较高的结构稳定性和疏水性，且价格低，防覆冰等领域具有很好的实际应用。
本发明的水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅的制备方法，首先通过对廉价的硅灰与纳米氧化硅混合，得到的氧化硅是微纳结构的氧化硅；再对微纳结构的氧化硅进行有机改性，得到疏水性微纳氧化硅，提高了水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅的表面疏水性。
由上述本发明水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅的有益效果可知，本发明制备的水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层具有较高的结构稳定性和疏水性，且价格低，防覆冰等领域具有很好的实际应用；并且制备过程简单，方便，能够减小施工成本。
本发明的水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层，水滴与水泥涂层间的接触角为132-166°。用接触角仪测量水滴与改性水泥涂层的接触角，为132-166°，显著高于水滴与未改性水泥涂层的接触角0°，疏水性明显提高。
附图说明
图1为本发明硅灰与不同量的水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层的XRD图谱；
图2为本发明水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层的扫描图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。
本发明在制备水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层时，先将硅灰与纳米氧化硅混合，干燥后得到微纳氧化硅，其中，以质量分数计，纳米氧化硅的含量为硅灰质量的2％-30％；再向微纳氧化硅中加入硅烷偶联剂，在50-80℃下，反应12-48h，水洗干燥后再将其粉末筛于水泥上，其中，以质量分数计，硅烷偶联剂的含量为微纳氧化硅质量的10％-80％；硅烷偶联剂可以采用苯基硅烷偶联剂，在改性过程中对物料不断进行搅拌，改性使微纳氧化硅的疏水性提高，没有改性的水泥块与水滴的接触角为0°，改性后则达到132°-166°。
下面结合实施例来对本发明作进一步的说明。
实施例1：
本实施例的水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层的制备方法按照如下步骤进行：
先将硅灰与纳米氧化硅进行混合，干燥研磨得到微纳氧化硅，再将微纳氧化硅与苯基硅烷偶联剂反应，反应温度是60°，在不断搅拌的条件下处理24h，再经水洗、干燥得到疏水性微纳氧化硅，再将疏水性微纳氧化硅粉末筛于未干的水泥上，待干后脱模得到水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层；其中，以质量分数计，纳米氧化硅的含量为硅灰质量的20％，苯基硅烷偶联剂的含量为微纳氧化硅质量的40％。
将水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层用接触角仪测量水滴与其表面的接触角，改性的水泥涂层的接触角为157°，明显高于没有做任何处理的水泥涂层的接触角的0°，其疏水性极大提高。
实施例2～11，方法同实施例1，各实施例的条件和接触角见表1。
表1
结合上述实施例可以得出，硅灰经硅烷偶联剂改性再涂在水泥上，疏水性硅提高，且随着硅烷偶联剂的增加和反应时间的延长，涂层的接触角不断增加，其接触角不断增大，最终可获得具有超疏水性地面防覆冰材料。
图2为实施例1的扫描图，从图中可以看出改性后得到的水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层是一种微纳结构。
本发明的积极效果是：本发明制备的水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层的制备方法首先通过对廉价的硅灰与纳米氧化硅混合，得到的氧化硅是微纳结构的氧化硅；再对微纳结构的氧化硅进行有机改性，得到疏水性微纳氧化硅，提高了其表面疏水性；最后将疏水性微纳氧化硅粉末筛于水泥表面，养护脱模后就形成了水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层。通过本发明的方法制备的水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层具有较高的结构稳定性和疏水性，且价格低，防覆冰等领域具有很好的实际应用。
本发明的水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层，水滴与水泥涂层间的接触角为132-166°。用接触角仪测量水滴与改性水泥涂层的接触角，为132-166°，显著高于水滴与未改性水泥涂层的接触角0°，疏水性明显提高。

Claims (9)

1.一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅，其特征在于，水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅的原料包括硅灰、纳米氧化硅和硅烷偶联剂；以质量分数计，纳米氧化硅的含量为硅灰质量的2％-30％，硅烷偶联剂的含量为硅灰与纳米氧化硅总质量的10％-80％。
2.一种制备权利要求1所述的水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅的方法，其特征在于，过程为：先将硅灰与纳米氧化硅混合干燥，得到微纳结构的氧化硅；再向微纳结构的氧化硅加入硅烷偶联剂进行改性，得到水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，改性过程中，反应温度为50℃-80℃。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，改性反应时间为12-48h。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，改性过程中，对物料不断进行搅拌。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，向微纳结构的氧化硅加入硅烷偶联剂进行改性后，通过抽滤和干燥得到水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅。
7.一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将权利要求1所述的水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅的粉末筛于水泥上面，养护脱模后得到水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层。
8.一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层，其特征在于，通过权利要求7所述的制备方法制得，水滴与所述水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层间的接触角为132°-166°。
9.一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层的应用，其特征在于，通过权利要求7的制备方法制得的水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅涂层用于道路防覆冰。
CN201811216118.2A 2018-10-18 2018-10-18 一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅及基于其的涂层及制备方法和应用 Pending CN109180218A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811216118.2A CN109180218A (zh) 2018-10-18 2018-10-18 一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅及基于其的涂层及制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811216118.2A CN109180218A (zh) 2018-10-18 2018-10-18 一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅及基于其的涂层及制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109180218A true CN109180218A (zh) 2019-01-11

Family

ID=64946077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811216118.2A Pending CN109180218A (zh) 2018-10-18 2018-10-18 一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅及基于其的涂层及制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109180218A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202062739U (zh) * 2011-05-24 2011-12-07 苏州扬子江新型材料股份有限公司 一种表面自清洁有机涂层钢板
CN102795786A (zh) * 2011-05-24 2012-11-28 中国科学院理化技术研究所 超疏水自清洁涂层及其制备方法
CN104449357A (zh) * 2014-11-26 2015-03-25 浙江大学 一种透明超疏水涂层材料及其制备透明超疏水涂层的方法
CN105602297A (zh) * 2015-11-17 2016-05-25 天津理工大学 一种通过不同平均粒径无机纳米颗粒复合制备超疏水涂层的方法
CN106883650A (zh) * 2017-04-21 2017-06-23 黑龙江凯恩琪新材料科技有限公司 一种可持久抗结冰的超疏水涂层的制备方法
CN108384036A (zh) * 2018-02-05 2018-08-10 珠海格力电器股份有限公司 一种疏水涂层及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202062739U (zh) * 2011-05-24 2011-12-07 苏州扬子江新型材料股份有限公司 一种表面自清洁有机涂层钢板
CN102795786A (zh) * 2011-05-24 2012-11-28 中国科学院理化技术研究所 超疏水自清洁涂层及其制备方法
CN104449357A (zh) * 2014-11-26 2015-03-25 浙江大学 一种透明超疏水涂层材料及其制备透明超疏水涂层的方法
CN105602297A (zh) * 2015-11-17 2016-05-25 天津理工大学 一种通过不同平均粒径无机纳米颗粒复合制备超疏水涂层的方法
CN106883650A (zh) * 2017-04-21 2017-06-23 黑龙江凯恩琪新材料科技有限公司 一种可持久抗结冰的超疏水涂层的制备方法
CN108384036A (zh) * 2018-02-05 2018-08-10 珠海格力电器股份有限公司 一种疏水涂层及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107244847B (zh) 一种高硬度耐磨超疏水混凝土的制备方法
Wang et al. Preparation and properties of foundry dust/Portland cement based composites and superhydrophobic coatings
CN107686367B (zh) 透水海绵砖及其生产方法
CN108358547B (zh) 一种硅烷偶联剂改性辉绿岩透水混凝土
CN106186965A (zh) 一种水工建筑用耐冲磨的无机高性能复合材料
CN105347732A (zh) 一种抗冻耐久的树脂混凝土复合透水地砖
CN109369061B (zh) 一种透水混凝土外加剂及透水混凝土
CN105384403A (zh) 一种抗污能力强的复合透水地砖
CN103570272A (zh) 有机硅纳米渗透防水剂及制作方法
CN106517904A (zh) 一种有机无机复合胶结透水砖及其制备方法
CN101805161A (zh) 钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂
CN108715528A (zh) 一种透水路面砖及其制备方法
CN108484018A (zh) 一种用于传统土窑民居墙体抹面的轻质砂浆及其加工方法
CN110451848A (zh) 面向劣质集料的改性沥青及其制法和应用
CN106495563B (zh) 一种环保耐冻融型透水路面铺装材料及其制备方法
CN111592295A (zh) 一种预浆现拌透水混凝土生产工艺
CN101760131A (zh) 水性硅基纳米杂化防污防腐剂的制备方法
CN108975781B (zh) 一种混凝土外加剂及混凝土
CN109180218A (zh) 一种水泥基表面超疏水性微纳结构氧化硅及基于其的涂层及制备方法和应用
CN113493333A (zh) 一种泥浆包裹强化透水再生混凝土及其制备方法
CN103172312B (zh) 一种复合混凝土及其制备方法
CN104805826A (zh) 一种利用土壤固化剂制备固化土的方法
CN111039596A (zh) 一种水性彩色防滑铺装材料及其制备方法和应用
KR20190070897A (ko) 방수성이 있는 불투수 콘크리트를 적용한 도로포장 시공 방법
CN105367020A (zh) 一种新型抗裂免烧结节能型透水地砖

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190111

RJ01 Rejection of invention patent application after publication