CN114106694B - 超疏水剂、超疏水剂制备方法及自修复超疏水结构 - Google Patents

超疏水剂、超疏水剂制备方法及自修复超疏水结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及材料化工领域，尤其涉及一种超疏水剂、超疏水剂制备方法及自修复超疏水结构，包含以下步骤：将疏水原料与第一溶剂混合均匀，进行超声处理，继续高速搅拌均匀，在密封的条件下，静置一定时间加入第二溶剂进行稀释。超声在频率5‑80KHZ、温度0‑60℃敞开条件下进行5‑30min，生成中位粒径100‑300nm的初聚物分散体。初聚物分散体较好的匹配天然材料表面孔隙，部分小粒径初聚物分散体可以进入材料内部，另一部分大粒径初聚物分散体则停留在天然材料表面，生成覆盖待处理材料内外表面的疏水结构并具备自修复功能。本发明具备：超疏水性和抗磨性优异、成本低廉、制备方便和便于大规模生产的优点。

Description

超疏水剂、超疏水剂制备方法及自修复超疏水结构
技术领域
本发明涉及材料化工领域，尤其涉及一种超疏水剂、超疏水剂制备方法及自修复超疏水结构。
背景技术
超疏水涂层材料是指其表面水接触角超过150°，滚动角小于10°。超疏水性涂层可应用于工业装置防锈、建筑材料表面自清洁、户外高压电力输送塔和电缆冬季防冰雪等许多领域。超疏水涂层在材料表面形成超疏水性主要是由低表面能和微观结构粗糙度决定，通过控制这两个因素在材料表面的变化，可以得到具有优异的表面疏水材料。超疏水涂层的制备方法主要有溶胶-凝胶法、层层自组装法、模板法和气相沉积法等。但这些常用的制备工艺复杂、成本高、耐磨性差且不适用于大面积施工。发明专利CN110128911A公开了一种超疏水纳米涂层表面处理方法：
s1：首先在工件表面上涂敷粘接层；
s2：将聚合物材料粘接在粘接层上，聚合物材料为多孔网状结构；
s3：待多孔网聚合物与粘接层固化后，喷涂超疏水纳米涂料层，待超疏水纳米涂料层干燥和固化后，即在工件表面完成了纳米涂层的表面处理。所述步骤s2中通过微米激光器在聚合物材料上形成若干微米孔。所述超疏水纳米涂料层上密集分布着若干微米氧化硅粒子，所述微米氧化硅粒子的直径大小和微米孔相匹配，所述超疏水纳米涂料层上的纳米氧化硅粒子附着分布在微米氧化硅粒子上。通过粘接层、多孔网状聚合物材料和微米氧化硅粒子的设置，使得超疏水纳米涂料层应用在工件上后，位于超疏水纳米涂料层底部的绝大部分微米氧化硅粒子能够正好卡配在聚合物的网孔上，通过此连接设置，高柔性和强度的多孔网为超疏水涂层提供类似脊椎的作用，提高了超疏水纳米涂料层的耐磨性。
本发明的发明人发现：现有技术多采用低表面能的树脂及其固化剂和多孔网聚合物一起构成二元结构，涂覆成膜固化后获得具有一定耐磨性的超疏水涂层。但是，由于采用粘接层和疏水层双层异结构连接，层间连接存在脱落风险，机械外力作用时掉粉严重，环境稳定性也很差，同时制作工艺复杂难以进行规模化使用。
发明内容
研发一种新型通用超疏水剂，可同时满足喷涂法，浸渍法，刷涂法等操作，更有利于实际工业化生产。进一步地，本发明选用喷涂法可将疏水剂分散为微/纳米级小颗粒，将其叠加覆盖在基底材料上形成一定微纳米结构的均匀涂层，由于采用疏水剂同层分布结构不存在层连接脱落风险，同时单层结构实施更为简便。
为解决背景技术中提及的至少一个问题，本发明实施方式的目的在于提供一种新型通用超疏水剂制备方法，包含以下步骤：
步骤1将疏水原料与第一溶剂混合均匀并进行高速搅拌，待混合液中聚集物出现并不再发生变化，得混合产物A；
步骤2将所述混合产物A进行超声处理，待聚集物分散后取出，继续高速搅拌均匀，在密封的条件下，静置一定时间得混合产物B；
步骤3将所述混合产物B中加入第二溶剂进行稀释，搅拌均匀即得最终产物。
优选的，所述疏水原料为二甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种混合。优选的，所述第一溶剂为正硅酸乙酯、原硅酸四乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、十六烷、甲苯中的一种多种混合。
优选的，所述第一溶剂和所述疏水原料用量比为：1:0.01-3.00。
优选的，所述疏水原料在所述步骤1在密封条件下、pH值7.5-10.3和温度0-80℃下进行初步聚合得混合产物A。
优选的，将混合产物A在所述超声频率在频率5-80KHZ、温度0-60℃敞开条件下进行5-30min，生成中位粒径100-300nm的初聚物分散体。
优选的，所述步骤3中，有机溶剂包含脂肪烃类或脂环酮类物质；
优选的，所述脂肪烃类物质包含正戊烷、正庚烷、石油醚、正己烷中一种及以上混合物；所述脂环酮类包含环己酮、甲苯环己酮中一种及以上混合物。
优选的，所述步骤3中，所述第二溶剂占所述第二溶剂及所述疏水原料总体积的0.1％-20％。
一种超疏水剂，由上述方法制备。
一种超疏水结构，使用上述制备方法制备的超疏水剂，包含：外表面含有孔隙的底物结构、底物外表面的超疏水结构和底物孔隙的超疏水结构；所述底物外表面的超疏水结构和所述底物孔隙的超疏水结构连接。
优选的，所述底物包含无机矿物、玻璃、木材和高分子材料中一种或多种，所述无机矿物包含石膏。
有益效果
本发明提供一种新型通用超疏水剂及其制备方法和自修复超疏水结构，具有以下特点：
(1)本发明可一步反应制备具有低表面张力的分层微/纳米模板，为了匹配天然材料表面孔隙(大约在200-500nm)，采用超声分散方法制备中位粒径100-300nm的前驱分散体，使得至少部分小粒径络合物分散体可以进入材料内部，另一部分大粒径初聚物分散体则停留在天然材料表面，浸渍或喷涂后，内部初聚物分散体形成硅羟基和材料表面极性基团通过化学键紧密结合，同时内部初聚物分散体和石膏表面初聚物分散体结合形成多层疏水改性结构；所述疏水改性层较现有技术具有更大的比表面积和富余的活性基团，能够与内部孔隙之间形成化学键合，获得优异机械性能的超疏水涂层难以脱落或磨损；即使在外力作用下磨损或脱落后，石膏表面孔隙中疏水材料在外力牵扯作用下移动到外侧，可以瞬时原位地修复表面被破坏的结构和化学性质，因而可以制备长效超疏水涂层；
(2)采用喷涂法便于超疏水剂和空气中水分充分预接触，生成更多交联分支的超疏水剂大分子，具有更好的本体强度，其制备超疏水表面具有较浸渍法、刷涂法并表现出优异的超疏水性和抗磨性；
(3)本发明耐候性好，超疏水处理后的基材表面放入80℃的加热箱中持续加热，再放入强光作用下持续光照，表面仍然具有疏水性；
(4)本发明采用硅烷类聚合物、有机溶剂、溶剂制备疏水剂，工艺简单，易于控制；
(5)本发明疏水剂在制备和生产过程中不涉及复杂的仪器和昂贵的材料，因此可利用已有的设备低成本、大规模制备该疏水涂料；
(6)本发明采用浸渍法对石膏进行表面改性。接触角随疏水剂原料体积比的增大而增大。静态水接触角最高大于140°。石膏块表面的疏水涂层在抛光试验中表现出良好的机械稳定性。经过12次抛光循环后，水滴在石膏块上的最低接触角仍大于90°，且仍具有疏水性；
(7)本发明疏水剂对提高石膏砌块的耐水性有显著作用。石膏砌块的软化系数最高达0.92，吸水率最低达1.1％。与空白组相比。此外，随着疏水剂原料体积比的增大，软化系数逐渐增大，吸水率逐渐降低；
(8)本发明制备的疏水剂不仅可以在实验室用浸渍法对建筑材料表面进行改性，还可以用喷涂法对外墙进行疏水处理及各种材料表面，并在超亲水滤纸表面喷涂本发明的疏水剂后，表面具有明显的疏水性。
附图说明
图1为制备方法流程图；
图2实施例2TEM测试；
图3实施例2粒径分布测试；
图4实施例2接触角测试
石膏晶体1；石膏内部疏水改性剂2；石膏外表面疏水改性剂3。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护范围。
本文公开一种新型通用超疏水剂制备方法，包含以下步骤：
步骤1将疏水原料与第一溶剂混合均匀并进行高速搅拌，待混合液中聚集物出现并不再发生变化，得混合产物A；
步骤2将混合产物A进行超声处理，待聚集物分散后取出，继续高速搅拌均匀，在密封的条件下，静置一定时间得混合产物B；
步骤3将混合产物B中加入第二溶剂进行稀释，搅拌均匀即得最终产物。
疏水原料为二甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种混合。
第一溶剂为正硅酸乙酯、原硅酸四乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、十六烷、甲苯中的一种多种混合。
第一溶剂和疏水原料用量比为：1:0.01-3.00。
所述疏水原料在所述步骤1在密封条件下、pH值7.5-10.3和温度0-80℃下进行初步聚合得混合产物A。
将混合产物A在所述超声在频率5-80KHZ、温度0-60℃敞开条件下进行5-30min，生成中位粒径100-300nm的初聚物分散体。
为了匹配石膏的表面特性，采用超声分散方法制备中位粒径100-300nm的初聚物分散体，使得至少部分小粒径初聚物分散体可以进入石膏内部，另一部分大粒径初聚物分散体则停留在石膏表面，浸渍或喷涂后，内部初聚物分散体形成硅羟基和石膏表面极性基团通过化学键紧密结合，同时内部初聚物分散体和石膏表面初聚物分散体结合形成多层疏水改性结构；所述疏水改性层较现有技术具有更大的比表面积和富余的活性基团，能够与内部孔隙之间形成化学键合，获得优异机械性能的超疏水涂层难以脱落或磨损；即使在外力作用下磨损或脱落后，石膏表面孔隙中疏水材料在外力牵扯作用下移动到外侧，可以瞬时原位地修复表面被破坏的结构和化学性质，因而可以制备长效超疏水涂层。同样的，本方案还用于孔隙率在200-500nm的其他无机材料。
步骤3中，有机溶剂包含脂肪烃类或脂环酮类物质。
优选的，脂肪烃类物质包含正戊烷、正庚烷、石油醚、正己烷中一种及以上混合物；脂环酮类包含环己酮、甲苯环己酮中一种及以上混合物。
步骤3中，第二溶剂占第二溶剂及疏水原料总体积的0.1％-20％。
一种超疏水剂，由上述方法制备。
为了更好的表征耐磨性能，本文还根据JC/T 2075-2011嵌缝石膏公开了一种耐磨检测方法，用于测定嵌缝石膏的打磨性：制备(460±20)g、90mm×40mm的石膏样块，在打磨区间380mm，进行(37±2)次/min打磨实验。
为了更好的表征耐候性能，本文公开了一种耐候检测方法好，将超疏水处理后的基材表面放入80℃的加热箱中持续加热，再放入1000lx光强作用下持续光照2000h，表面仍然具有疏水性。
一种超疏水剂，由上述方法制备。
一种超疏水结构，使用上述制备方法制备的超疏水剂，包含：外表面含有孔隙的底物结构、底物外表面的超疏水结构和底物孔隙的超疏水结构；所述底物外表面的超疏水结构和所述底物孔隙的超疏水结构连接。将超疏水剂喷涂、涂覆或者浸渍后，在底物孔隙和底物外表面形成连接的超疏水结构，孔隙内超疏水剂增大了和底物接触面积，获得优异机械性能的超疏水涂层难以脱落或磨损；即使在外力作用下磨损或脱落后，石膏表面孔隙中疏水材料在外力牵扯作用下移动到外侧，可以瞬时原位地修复表面被破坏的结构和化学性质，因而可以制备长效超疏水涂层。
优选的，所述底物包含无机矿物、玻璃、木材和高分子材料中一种或多种，所述无机矿物包含石膏。
在一些可选的实施例，采用浸渍法对石膏进行表面改性。接触角随疏水剂原料体积比的增大而增大。静态水接触角最高大于140°。石膏块表面的疏水涂层在抛光试验中表现出良好的机械稳定性。经过12次抛光循环后，水滴在石膏块上的最低接触角仍大于90°，且仍具有疏水性。
在一些可选的实施例，疏水剂对提高石膏砌块的耐水性有显著作用。石膏砌块的软化系数最高达0.92，吸水率最低达1.1％。与空白组相比。此外，随着疏水剂原料体积比的增大，软化系数逐渐增大，吸水率逐渐降低。
在一些可选的实施例，本申请制备的疏水剂不仅可以在实验室用浸渍法对建筑材料表面进行改性，还可以用喷涂法对外墙进行疏水处理，此外，疏水剂还可用于各种材料表面。在超亲水滤纸表面喷涂本发明的疏水剂后，表面具有明显的疏水性。
实施例1
在已公开实施例基础上，公开一种本文公开一种新型通用超疏水剂制备方法，包含以下步骤：
步骤1将疏水原料与第一溶剂混合均匀并进行高速搅拌，待混合液中聚集物出现并不再发生变化，得混合产物A；在密封条件下、pH值7.5和温度0℃下进行0.5h；
步骤2将混合产物A进行超声处理，待聚集物分散后取出，继续高速搅拌均匀，在密封的条件下，静置一定时间得混合产物B；超声在频率5KHZ、温度0℃敞开条件下进行5min；
步骤3将混合产物B中加入第二溶剂进行稀释，搅拌均匀即得最终产物；
疏水原料为二甲基二氯硅烷，第一溶剂为正硅酸乙酯；第一溶剂和疏水原料用量比为：1:0.01。
步骤3中，有机溶剂包含脂肪烃类或脂环酮类物质。
脂肪烃类物质包含正戊烷、正庚烷、石油醚、正己烷中一种及以上混合物；脂环酮类包含环己酮、甲苯环己酮中一种及以上混合物。
步骤3中，第二溶剂占第二溶剂及疏水原料总体积的0.1％。
实施例2
在已公开实施例基础上，公开一种新型通用超疏水剂制备方法，包含以下步骤：
步骤1将疏水原料与第一溶剂混合均匀并进行高速搅拌，待混合液中聚集物出现并不再发生变化，得混合产物A；
步骤2将混合产物A进行超声处理，待聚集物分散后取出，继续高速搅拌均匀，在密封的条件下，静置一定时间得混合产物B；
步骤3将混合产物B中加入第二溶剂进行稀释，搅拌均匀即得最终产物。
优选的，疏水原料为二甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷混合。
优选的，第一溶剂为正硅酸乙酯、甲苯混合。
优选的，第一溶剂和疏水原料用量比为：1:2。
优选的，步骤1在密封条件下、pH值8.3和温度60℃下进行。
优选的，超声在频率30KHZ、温度25℃敞开条件下进行10min。
优选的，步骤3中，有机溶剂包含脂肪烃类或脂环酮类物质。
优选的，脂肪烃类物质为正戊烷、正庚烷混合物；脂环酮类为甲苯环己酮。
优选的，步骤3中，第二溶剂占第二溶剂及疏水原料总体积的10％。
一种超疏水剂，由上述方法制备。
实施例2制备的超疏水剂喷涂在石膏表面后进行TEM表征如图2所示：1为石膏晶体；2石膏内部疏水改性剂；3为石膏外表面疏水改性剂；图中显示疏水改性剂进入石膏内部并和石膏外表面疏水改性剂形成连接结构。
实施例2制备的超疏水剂分子的粒径分布，如图3所示，在100-300之间，中位粒径为200左右。
实施例2制备的超疏水剂分子的接触角测试，如图4所示，为144.70度。
本发明可一步反应制备具有低表面张力的分层微/纳米模板，为了匹配天然材料表面孔隙(大约在200-500nm)，采用超声分散方法制备中位粒径200nm，粒径100-300nm的初聚物分散体，使得至少部分小粒径初聚物分散体可以进入材料内部，另一部分大粒径初聚物分散体则停留在天然材料表面，浸渍或喷涂后，内部初聚物分散体形成硅羟基和材料表面极性基团通过化学键紧密结合，同时内部初聚物分散体和石膏表面初聚物分散体结合形成多层疏水改性结构；所述疏水改性层较现有技术具有更大的比表面积和富余的活性基团，能够与内部孔隙之间形成化学键合，获得优异机械性能的超疏水涂层难以脱落或磨损；即使在外力作用下磨损或脱落后，石膏表面孔隙中疏水材料在外力牵扯作用下移动到外侧，可以瞬时原位地修复表面被破坏的结构和化学性质，因而可以制备长效超疏水涂层。
本发明采用喷涂法便于超疏水剂和空气中水分充分预接触，生成更多交联分支的超疏水剂大分子，具有更好的本体强度，其制备超疏水表面具有较浸渍法、刷涂法并表现出优异的超疏水性和抗磨性。
本发明耐候性好，超疏水处理后的基材表面放入80℃的加热箱中持续加热，再放入强光作用下持续光照，表面仍然具有疏水性。
本发明采用硅烷类聚合物、有机溶剂、溶剂制备疏水剂，工艺简单，易于控制。
本发明疏水剂在制备和生产过程中不涉及复杂的仪器和昂贵的材料，因此可利用已有的设备低成本、大规模制备该疏水涂料。
本发明采用浸渍法对石膏进行表面改性。接触角随疏水剂原料体积比的增大而增大。静态水接触角最高大于140°。石膏块表面的疏水涂层在抛光试验中表现出良好的机械稳定性。经过12次抛光循环后，水滴在石膏块上的最低接触角仍大于90°，且仍具有疏水性。
本发明疏水剂对提高石膏砌块的耐水性有显著作用。石膏砌块的软化系数最高达0.92，吸水率最低达1.1％。与空白组相比。此外，随着疏水剂原料体积比的增大，软化系数逐渐增大，吸水率逐渐降低。
本发明制备的疏水剂不仅可以在实验室用浸渍法对建筑材料表面进行改性，还可以用喷涂法对外墙进行疏水处理及各种材料表面，并在超亲水滤纸表面喷涂本发明的疏水剂后，表面具有明显的疏水性。
实施例3
已公开实施例基础上，公开一种新型通用超疏水剂制备方法，包含以下步骤：
步骤1将疏水原料与第一溶剂混合均匀并进行高速搅拌，待混合液中聚集物出现并不再发生变化，得混合产物A；
步骤2将混合产物A进行超声处理，待聚集物分散后取出，继续高速搅拌均匀，在密封的条件下，静置一定时间得混合产物B；
步骤3将混合产物B中加入第二溶剂进行稀释，搅拌均匀即得最终产物。
优选的，疏水原料为二甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷多种混合。
优选的，第一溶剂为正硅酸乙酯、原硅酸四乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、十六烷、甲苯多种混合。
优选的，第一溶剂和疏水原料用量比为：1:3.00。
优选的，步骤1在密封条件下、pH值10.3和温度80℃下。
优选的，超声在频率80KHZ、温度60℃敞开条件下进行30min。
优选的，步骤3中，有机溶剂包含脂肪烃类或脂环酮类物质。
优选的，脂肪烃类物质包含正戊烷、正庚烷、石油醚、正己烷混合物；脂环酮类为环己酮、甲苯环己酮混合物。
优选的，步骤3中，第二溶剂占第二溶剂及疏水原料总体积的20％。
一种超疏水剂，由上述方法制备。
实施例4
进一步的，在已公开实施例基础上，公开一种新型通用超疏水剂制备方法，包含以下步骤：
步骤1取8ml二氯甲烷置于烧杯中，进行缓慢搅拌，再取2ml十六烷基三甲氧基硅烷用移液管缓慢加入烧杯中，将烧杯密封；在800rpm转速下共混搅拌10min，待聚集物不再发生变化；
步骤2将步骤一混合溶液在带盖而非密封下超声5min，待溶液内白色聚集物分散均匀，取出烧杯静置10min，然后密封烧杯继续在800rpm转速下搅拌5min，密封静置1.5h；
步骤3向步骤三中的溶液加入450ml有机溶剂进行稀释，在400rpm转速下搅拌，待其混合均匀。
实施例5
进一步的，在已公开实施例基础上，公开一种新型通用超疏水剂制备方法，包含以下步骤：
步骤1取9ml甲醇溶液置于烧杯中，进行缓慢搅拌，再取1ml甲基三甲氧基硅烷与γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷混合液，用移液管缓慢加入烧杯中，将烧杯密封；在800rpm转速下共混搅拌10min，待聚集物不再发生变化；
步骤2将步骤一混合溶液在带盖而非密封下超声5min，待溶液内白色聚集物分散均匀，取出烧杯静置10min，然后密封烧杯继续在800rpm转速下搅拌5min，密封静置1.5h；
步骤3向步骤2中的溶液加入280ml有机溶剂进行稀释，在400rpm转速下搅拌，待其混合均匀；
将实施例4与实施例5制备的疏水试剂喷涂于载玻片表面和磷石膏建材表面，对照组为未处理过的载玻片和磷石膏建材表面。
对比例1
进一步的，在已公开实施例基础上，公开一种新型通用超疏水剂制备方法，第一溶剂和疏水原料用量比范围1:0.005；其余同实施例2。
对比例2
进一步的，在已公开实施例基础上，公开一种新型通用超疏水剂制备方法，第一溶剂和疏水原料用量比范围1:3；其余同实施例2。
对比例3
进一步的，在已公开实施例基础上，公开一种新型通用超疏水剂制备方法，第二溶剂占第二溶剂及疏水原料总体积的0.05％；其余同实施例2。
对比例4
进一步的，在已公开实施例基础上，公开一种新型通用超疏水剂制备方法，第二溶剂占第二溶剂及疏水原料总体积的25％；其余同实施例2。
对比例5
进一步的，在已公开实施例基础上，公开一种新型通用超疏水剂制备方法，超声振动频率为3KHZ，时间30min；其余同实施例2。
对比例6
进一步的，在已公开实施例基础上，公开一种新型通用超疏水剂制备方法，超声振动频率为100KHZ，时间5min；其余同实施例2。
Figure BDA0003374372130000111
由上表可知，对比例1添加第一溶剂低于本申请限定范围，由于分散不均降低了步骤1产率进而影响总体产率；对比例2添加第一溶剂高于本申请限定范围，由于对步骤1中混合物A有效成分的溶解也影响到步骤1收率。
同时，对比例3添加第二溶剂低于本申请限定范围，影响到使用时疏水剂分散，降低了接触角平均测试值；对比例4添加第二溶剂高于本申请限定范围，延长了疏水剂在改性材料表面反应和溶剂挥发表干时间。
同时，对比例5超声处理频率低于本申请限定范围，提高了疏水剂分子中位粒径，使得疏水剂分子进入待改性材料孔隙困难，降低了接触角平均测试值；对比例6超声处理频率高于本申请限定范围，降低了疏水剂分子中位粒径，使得喷涂方法时疏水剂分子容易进入待改性材料孔隙，待改性材料表面改性层较薄也不容易形成待改性材料表面内外疏水材料连接结构，降低了12次抛光后接触角平均测试值，具有较差的耐磨度。
在一些可选的实施例，采用浸渍法对石膏进行表面改性。接触角随疏水剂原料体积比的增大而增大。疏水剂改性1.5h后，表面出现疏水性，静态水接触角最高可达到144.70°。石膏块表面的疏水涂层在抛光试验中表现出良好的机械稳定性。经过12次抛光循环后，水滴在石膏块上的最低接触角为93.36°，且仍具有疏水性。
在一些可选的实施例，疏水剂对提高石膏砌块的耐水性有显著作用。当改性时间为1.5h时，石膏砌块的软化系数最高，为0.92，吸水率最低，为1.1％。与空白组相比，石膏砌块软化系数提高了109.9％，吸水率降低了95.19％。此外，随着疏水剂原料体积比的增大，软化系数逐渐增大，吸水率逐渐降低。
在一些可选的实施例，本申请制备的疏水剂不仅可以在实验室用浸渍法对建筑材料表面进行改性，还可以用喷涂法对外墙进行疏水处理。尺寸为0.432m2的外墙只需喷洒250ml疏水剂。自然干燥12小时后，表面具有疏水性。此外，疏水剂还可用于各种材料表面。在超亲水滤纸表面喷涂本发明的疏水剂后，表面具有明显的疏水性。
Figure BDA0003374372130000121
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (4)

1.一种超疏水结构，其特征在于，由超疏水剂和底物制备，所述超疏水结构包含：外表面含有孔隙的底物、底物外表面的超疏水结构和底物孔隙的超疏水结构；所述底物外表面的超疏水结构和所述底物孔隙的超疏水结构连接；所述底物为石膏；将所述超疏水剂喷涂在所述石膏表面制得所述超疏水结构；所述超疏水剂由以下步骤制备：
步骤1 在密封条件下、pH值7.5-10.3和温度0-80℃下，将疏水原料与第一溶剂混合均匀并进行高速搅拌，待混合液中聚集物出现并不再发生变化，得混合产物A；所述疏水原料为二甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷、十八烷基三氯硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种混合；所述第一溶剂为正硅酸乙酯、甲苯混合；所述第一溶剂和所述疏水原料用量比为1:2-1:3；
步骤2 将所述混合产物A进行超声处理，待所述聚集物分散后取出，继续高速搅拌均匀，在密封的条件下，静置一定时间得混合产物B；所述超声处理为在频率30KHZ、温度25℃敞开条件下进行10min；
步骤3 向所述混合产物B中加入第二溶剂进行稀释，搅拌均匀即得所述超疏水剂。
2.根据权利要求1所述的超疏水结构，其特征在于，所述第二溶剂包含脂肪烃类或脂环酮类物质。
3.根据权利要求2所述的超疏水结构，其特征在于，所述脂肪烃类物质包含正戊烷、正庚烷、石油醚、正己烷中一种或多种；所述脂环酮类包含环己酮、甲苯环己酮中一种或多种。
4.根据权利要求1所述的超疏水结构，其特征在于，所述第二溶剂占所述第二溶剂及所述疏水原料总体积的0.1% - 20%。
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