CN116904058A - 一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体及其制备方法、应用 - Google Patents

一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体及其制备方法、应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种洞渣微粉制备的超疏水粉体，涉及超疏水材料技术领域，按重量比计，该超疏水粉体包括如下组分：洞渣微粉颗粒10～20％、硅氧烷改性剂5～10％、正硅酸乙酯5～10％和无水乙醇70～80％。该超疏水材料具有优异的疏水效果，可用于制备自清洁涂层，获得的涂层疏水角可达156°±3°，自清洁效果好，且有效利用了现有的洞渣资源，克服了目前洞渣难以利用、危害环境等问题，并降低了超疏水自清洁涂层的原料成本。本发明还提供了使用该超疏水粉体制备的自清洁涂层以及制备方法，该自清洁涂层可作为负离子发生器的释放器使用，对空气污染物具有良好的净化效果，解决了负离子发生器的负离子释放效率有限的问题。

Description

一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体及其制备方法、应用
技术领域
本发明涉及超疏水材料技术领域，具体涉及一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体及其制备方法、应用。
背景技术
洞渣是指在隧道掘进过程中，由机械切削或爆破所产生的岩石碎屑，包括土石混合物、砂石和岩屑、裂隙填充物、软粘土等。产生洞渣的原因主要是因为隧道施工过程中需要开挖和清理大量的地质垃圾和废料，这些废料被称为洞渣。
随着基建工作的进程不断推进，隧道项目中产生的洞渣数量也在不断增长。为解决隧道洞渣这一问题，目前比较可行的做法是将洞渣用于沥青路面、水泥路面、填石路堤、桥涵台背回填、支挡结构背后回填、填平区等工程结构、部位，以及用于加工生产碎石、机制砂、石粉等建材。然而，目前的隧道项目中产生的洞渣仍有较大的比例未能通过回填、加工成建材等方式利用，大量洞渣被丢弃或堆放在项目周边区域，容易导致水土流失、滑坡、环境污染等问题，对周边的生态环境产生破坏。
因此，有必要深入研究洞渣的回收利用，以提升隧道洞渣的循环利用率，减少隧道洞渣弃方量，从而减少洞渣占用土地及破坏生态环境的问题。
超疏水自清洁涂层是一种具有疏水、疏油能力的涂层，因其能够形成具备较大接触角的疏水表面，不易被雨水、灰尘等污染物所污染，并具有自清洁能力。疏水表面的形成主要是通过两种方法来实现的：一种是在固体表面引入大量细小的微纳米结构，通常用SiO2、TiO2和天然沸石等无机粒子添加到涂层中构建粗糙结构，当液滴落在表面上时，微结构中捕获了空气，从而增加了疏水性；另一种是在固体表面覆盖一层表面张力较小的材料，例如有机溶剂等，增大接触角的同时，阻隔液滴与衬底材料的接触。目前关于第一种超疏水自清洁涂层的研究较多，但其采用的SiO2、TiO2等材料较为昂贵，影响其推广应用。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中不足，提出一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体，用于制备自清洁涂层，相对于现有的超疏水材料具有成本低廉、原料易得等优势，为隧道施工中产生的洞渣提供新的利用途径，以解决洞渣利用率低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体，按重量比计，包括如下组分：
洞渣微粉颗粒10～20％、硅氧烷改性剂5～10％、正硅酸乙酯5～10％和无水乙醇70～80％。
优选的，所述洞渣微粉颗粒的粒径为0.1～40μm。
优选的，所述硅氧烷改性剂包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基氢硅氧烷、硅烷偶联剂KH-550和六聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
本发明还提出了任一上述的利用洞渣微粉制备的超疏水粉体的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，按比例称取洞渣微粉颗粒、硅氧烷改性剂、正硅酸乙酯、无水乙醇，在容器中将洞渣微粉颗粒与乙醇混合均匀，得到微粉颗粒悬浊液；
步骤二，向步骤一制得的固废微粉颗粒悬浊液中滴加硅氧烷类改性剂、正硅酸乙酯，并将容器口密封，置于磁力搅拌机恒温搅拌、静置离心后分层，将上层清液倒出，收集容器底部的沉积物；
步骤三，将沉积物烘干，然后研磨过筛，即得超疏水粉体。
优选的，步骤一中，采用搅拌方式混合，搅拌速率不低于2000rpm，搅拌时间不低于5h。
优选的，步骤三中，烘干温度为80℃～100℃。
本发明还提出了一种利用洞渣微粉制备的自清洁涂层，按重量份计，包括如下组分：
超疏水粉体100～300份、导电填料30～100份、成膜剂50～100份、成膜助剂10～20份、固化剂5～10份、乳化剂0.8～1.5份、分散剂0.5～1份和消泡剂0.05～1份；
所述超疏水粉体选自任一上述的超疏水粉体。
优选的，所述导电填料包括碳纤维、石墨、炭黑导电纤维、石墨烯和碳纳米管中的一种或几种。
本发明还提出了上述利用洞渣微粉制备的自清洁涂层的制备方法，包括：向成膜剂中依次加入导电填料、成膜助剂、乳化剂、固化剂、分散剂和消泡剂，搅拌均匀从而得到导电涂层，将导电涂层涂覆在墙体表面，待涂层处于半固化状态时，将超疏水粉体均匀洒落在导电层表面，待涂层完全固化后，即得利用洞渣微粉制备的自清洁涂层。
本发明还提出了一种利用洞渣微粉制备的自清洁涂层的应用，作为负离子发生器的释放器使用，可提高负离子的释放效率，大面积吸尘除霾。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
1、本申请提供的超疏水粉体可用于制备接触角大于150°，滚动角低于10°的自清洁涂层，这种自清洁涂层具有超疏水表面，可以有效地防止被污水污染，并且表面的灰尘，杂质也会被雨水带走，可实现墙体表面的自我清洁，同时实现了洞渣的变废为宝、二次利用，降低了超疏水涂层的生产成本；
2、本申请提供的自清洁涂层附带导电填料，使其表面形成一层导电涂层，导电涂层含有的导电填料中表面含有大量导电纤维，将导电涂层与负离子发生器进行连接后，可以形成大面积的释放探针，提高负离子的释放效率，大面积吸尘除霾；
3、本申请提供的自清洁涂层使负离子发生器摆脱了对滤网的依赖，进而省去了负离子发生器更换滤网的费用支出，大大减少了维护费用；
4、本发明提出的自清洁涂层方案成熟、工艺简单、成本低廉，可实现废物再利用，符合国家绿色低碳的发展战略，可最大化提高负离子发生器的利用率，可实现绿色低碳生活，符合国家长期的可持续化发展战略。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为本发明实施例1的接触角测试结果。
图2为本发明实施例1的除尘效率测试结果。
图3为本发明实施例2的接触角测试结果。
图4为本发明实施例3的接触角测试结果。
图5为本发明实施例5的接触角测试结果。
图6为本发明实施例5的甲醛净化测试结果。
图7为本发明实施例8的TVOC净化测试结果。
图8为本发明对比例1的除尘效率测试结果。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明针对目前超疏水涂层的制备需要特殊设备、不利于大面积施工(如等离子、激光刻蚀法)、只适用于特定表面(如电化学沉积法)、超疏水粉体成本高昂、成型工艺复杂等问题，提出了一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体、自清洁涂层及其制备方法，该超疏水粉体利用了现有的洞渣资源，原材料来源广、成本低廉，制成的自清洁涂层具有超疏水效果，可实现涂层表面污染物的自清洁。
本发明提供一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体，按重量比计，包括如下组分：
洞渣微粉颗粒10～20％(例如10.1％、10.5％、11.0％、11.5％、12.0％、12.5％、13.0％、13.5％、14.0％、14.5％、15.0％、15.5％、16.0％、16.5％、17.0％、17.5％、18.0％、18.5％、19.0％、19.5％、19.9％)、硅氧烷改性剂5～10％(例如5.1％、5.5％、6.0％、6.5％、7.0％、7.5％、8.0％、8.5％、9.0％、9.5％、9.9％)、正硅酸乙酯5～10％(例如5.1％、5.5％、6.0％、6.5％、7.0％、7.5％、8.0％、8.5％、9.0％、9.5％、9.9％)和无水乙醇70～80％(例如70.1％、70.5％、71.0％、71.5％、72.0％、72.5％、73.0％、73.5％、74.0％、74.5％、75.0％、75.5％、76.0％、76.5％、77.0％、77.5％、78.0％、78.5％、79.0％、79.5％、79.9％)。
本发明优选实施例中，洞渣微粉颗粒的粒径为0.1～40μm(例如0.2μm、0.4μm、0.6μm、0.8μm、1.0μm、1.5μm、2.0μm、3μm、4μm、5μm、7μm、9μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、39μm、39.9μm)。
本发明优选实施例中，硅氧烷改性剂包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基氢硅氧烷、硅烷偶联剂KH-550和六聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
上述利用洞渣微粉制备的超疏水粉体的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，按比例称取洞渣微粉颗粒、硅氧烷改性剂、正硅酸乙酯、无水乙醇，在容器中将洞渣微粉颗粒与乙醇混合均匀，得到微粉颗粒悬浊液；
步骤二，向步骤一制得的固废微粉颗粒悬浊液中滴加硅氧烷类改性剂、正硅酸乙酯，并将容器口密封，置于磁力搅拌机恒温搅拌、静置离心后收集容器底部的沉积物；
步骤三，将沉积物烘干，然后研磨过筛，即得超疏水粉体。
本发明优选实施例中，步骤一中，采用搅拌方式混合，搅拌速率不低于2000rpm，搅拌时间不低于5h。
本发明优选实施例中，步骤三中，烘干温度为80℃～100℃(例如81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃)。
本发明还提出了一种利用洞渣微粉制备的自清洁涂层，按重量份计，包括如下组分：
超疏水粉体100～300份(例如105份、110份、115份、120份、125份、130份、135份、140份、145份、150份、155份、160份、165份、170份、175份、180份、185份、190份、195份、200份、205份、210份、215份、220份、225份、230份、235份、240份、245份、250份、255份、260份、265份、270份、275份、280份、285份、290份、295份)、导电填料30～100份(例如35份、40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份、95份)、固化剂5～10份(例如5.5份6.0份、6.5份、7.0份、7.5份、8.0份、8.5份、9.0份、9.5份)、成膜剂50～100份(例如55份、60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份、95份)、成膜助剂10～20份(例如11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份)、乳化剂0.8～1.5份(例如0.85份、0.90份、0.95份、1.00份、1.05份、1.10份、1.15份、1.20份、1.25份、1.30份、1.35份、1.40份、1.45份)、分散剂0.5～1份(例如0.55份、0.60份、0.65份、0.70份、0.75份、0.80份、0.85份、0.90份、0.95份)和消泡剂0.05～1份(例如0.06份、0.08份、0.10份、0.15份、0.20份、0.25份、0.30份、0.35份、0.40份、0.45份、0.50份、0.55份、0.60份、0.65份、0.70份、0.75份、0.80份、0.85份、0.90份、0.95份、0.99份)；其中，超疏水粉体选自上述任一的利用洞渣微粉制备的超疏水粉体。
本发明优选实施例中，所述导电填料包括碳纤维、石墨、炭黑导电纤维、石墨烯和碳纳米管中的一种或几种。
任一上述自清洁涂层的制备方法，包括：向成膜剂中依次加入导电填料、成膜助剂、乳化剂、分散剂和消泡剂，搅拌均匀从而得到导电涂层，将导电涂层涂覆在墙体表面，待内部的成膜助剂使得大部分溶剂挥发半干后，形成导电层，将超疏水粉体粉末均匀洒落在导电层表面，然后烘干，即得利用洞渣微粉制备的自清洁涂层，其中导电涂层的干膜厚度为0.3-3mm，自清洁粉末的涂覆厚度为0.1-1mm。
任一上述自清洁涂层的应用，该应用中将自清洁涂层作为负离子发生器的释放器使用，本申请中所使用的负离子发生器型号为NVW-660C，在该自清洁涂层的应用过程中，也可采用其它型号的负离子发生器。
本发明制备的自清洁涂层中含有导电填料，将该自清洁涂层与负离子发生器连接后，可将外界污染物吸附到涂层表面，并利用自清洁作用清除污染物，从而起到净化空气的作用；该自清洁涂层不仅表现出了其表面自清洁作用，还可阻碍外界二氧化碳、雨水、盐溶液等有害介质对混凝土墙体的侵蚀作用，显著延长建筑物寿命；该自清洁涂层抗污性能高，自清洁效果好，可在任何异形结构表面铺设，具有良好的经济效益和长远的社会效益，应用前景十分广阔。
本发明具体实施例中，在上述可主动吸尘除霾的自清洁涂层应用于建筑结构表面时，将该自清洁涂层通过导电胶带连接至负离子发生器，该负离子发生器包括电源、震荡、变压器和放电发生部分，其中放电发生部分中的放电探头通过导电胶带与上述可主动吸尘除霾的自清洁涂层连接，使该自清洁涂层能够释放负离子，以取代负离子发生器的释放器，从而使负离子释放区域不再仅限于负离子发生器的释放器，显著提高负离子释放效率。
下面通过具体实施例对本发明一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体、自清洁涂层及其制备方法进行详细说明。
下列实施例中，洞渣微粉颗粒由隧道开掘中产生的洞渣经过粉碎、研磨得到，按质量比计，本申请所使用的洞渣含石灰石45％、花岗石32％、黏土18％，其余为岩屑等杂质，在实际应用中，允许洞渣的成分在合理范围内波动，不会对制备的超疏水粉体性能产生显著影响，该洞渣配比不应视为对本申请所要保护的技术方案的限制。
下列实施例中，固化剂为聚酰胺树脂，成膜剂为水性环氧树脂、室温硫化橡胶或聚氨酯，成膜助剂成分为丙二醇丁醚，乳化剂牌号为TEGOCARE 165，分散剂牌号为SN-5040，消泡剂牌号为AGITANP841。
实施例1：
本实施例提供一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体，按重量比计，包括如下组分：
20％洞渣微粉颗粒、5％聚二甲基硅氧烷、5％正硅酸乙酯、70％无水乙醇。
该超疏水粉体的制备方法如下：
步骤一，按比例称取洞渣微粉颗粒、聚二甲基硅氧烷、正硅酸乙酯、无水乙醇，在容器中将洞渣微粉颗粒与乙醇混合均匀，得到微粉颗粒悬浊液；
步骤二，向步骤一制得的固废微粉颗粒悬浊液中滴加聚二甲基硅氧烷、正硅酸乙酯，并将容器口密封，置于磁力搅拌机恒温搅拌、静置离心后收集容器底部的沉积物；
步骤三，将沉积物烘干，然后研磨过筛，即得超疏水粉体。
对该超疏水粉体的疏水性能进行测试，如下：
在砂浆表面涂覆一层水性环氧树脂，待其半干后，利用“胶水+粉体”的方法，将本实施例制备的超疏水粉体均匀洒落覆盖在环氧树脂表面，超疏水粉体用量1kg/m2，待环氧树脂表面完全固化后，得到自清洁涂层。
采用座滴法，液滴放到固体样品上，液滴的图像由高分辨率相机拍摄，然后由软件自动测量角度，接触角测试结果如图1所示，该自清洁涂层的接触角为156°±3°。
将普通试块和涂覆超疏水涂层的试块表面洒满100目左右的干燥灰尘，样品倾斜90°进行除尘对比测试，其除尘效率如图2所示。
实施例2：
本实施例提供一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体，按重量比计，包括如下组分：
10％洞渣微粉颗粒、10％聚甲基氢硅氧烷、10％正硅酸乙酯、70％无水乙醇。
该超疏水粉体的制备方法如下：
步骤一，按比例称取洞渣微粉颗粒、聚甲基氢硅氧烷、正硅酸乙酯、无水乙醇，在容器中将洞渣微粉颗粒与乙醇混合均匀，得到微粉颗粒悬浊液；
步骤二，向步骤一制得的固废微粉颗粒悬浊液中滴加聚甲基氢硅氧烷、正硅酸乙酯，并将容器口密封，置于磁力搅拌机恒温搅拌、静置离心后收集容器底部的沉积物；
步骤三，将沉积物烘干，然后研磨过筛，即得超疏水粉体。
对该超疏水粉体的疏水性能进行测试，如下：
在砂浆表面涂覆一层水性环氧树脂，待其半干后，利用“胶水+粉体”的方法，将本实施例制备的超疏水粉体均匀洒落覆盖在环氧树脂表面，超疏水粉体用量1kg/m2，待环氧树脂表面完全固化后，得到自清洁涂层。
采用座滴法，液滴放到固体样品上，液滴的图像由高分辨率相机拍摄，然后由软件自动测量角度，接触角测试结果如图3所示，该自清洁涂层的接触角为155°±3°，具有良好的自清洁作用。
实施例3：
本实施例提供一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体，按重量比计，包括如下组分：
14％洞渣微粉颗粒、8％硅烷偶联剂KH-550、8％正硅酸乙酯、70％无水乙醇。
该超疏水粉体的制备方法如下：
步骤一，按比例称取洞渣微粉颗粒、硅烷偶联剂KH-550、正硅酸乙酯、无水乙醇，在容器中将洞渣微粉颗粒与乙醇混合均匀，得到微粉颗粒悬浊液；
步骤二，向步骤一制得的固废微粉颗粒悬浊液中滴加硅烷偶联剂KH-550、正硅酸乙酯，并将容器口密封，置于磁力搅拌机恒温搅拌、静置离心后收集容器底部的沉积物；
步骤三，将沉积物烘干，然后研磨过筛，即得超疏水粉体。
对该超疏水粉体的疏水性能进行测试，如下：
在砂浆表面涂覆一层水性环氧树脂，待其半干后，利用“胶水+粉体”的方法，将本实施例制备的超疏水粉体均匀洒落覆盖在环氧树脂表面，超疏水粉体用量1kg/m2，待环氧树脂表面完全固化后，得到自清洁涂层。
采用座滴法，液滴放到固体样品上，液滴的图像由高分辨率相机拍摄，然后由软件自动测量角度，该自清洁涂层的接触角为155±3°，如图4所示。
实施例4：
本实施例提供一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体，按重量比计，包括如下组分：
15％洞渣微粉颗粒、5％六聚二甲基硅氧烷、5％正硅酸乙酯、75％无水乙醇。
该超疏水粉体的制备方法如下：
步骤一，按比例称取洞渣微粉颗粒、六聚二甲基硅氧烷、正硅酸乙酯、无水乙醇，在容器中将洞渣微粉颗粒与乙醇混合均匀，得到微粉颗粒悬浊液；
步骤二，向步骤一制得的固废微粉颗粒悬浊液中滴加六聚二甲基硅氧烷、正硅酸乙酯，并将容器口密封，置于磁力搅拌机恒温搅拌、静置离心后收集容器底部的沉积物；
步骤三，将沉积物烘干，然后研磨过筛，即得超疏水粉体。
对该超疏水粉体的疏水性能进行测试，如下：
在砂浆表面涂覆一层水性环氧树脂，待其半干后，利用“胶水+粉体”的方法，将本实施例制备的超疏水粉体均匀洒落覆盖在环氧树脂表面，超疏水粉体用量1kg/m2，待环氧树脂表面完全固化后，得到自清洁涂层。
采用座滴法，液滴放到固体样品上，液滴的图像由高分辨率相机拍摄，然后由软件自动测量角度，该自清洁涂层的接触角为153±3°。
实施例5：
本实施例提供一种利用洞渣微粉制备的自清洁涂层，按重量份计，包括如下组分：
超疏水粉体100份、成膜剂50份、固化剂5份、成膜助剂20份、乳化剂0.8份、分散剂0.5份、消泡剂1份和导电填料100份，其中超疏水粉体为实施例3制备的超疏水粉体，导电填料为石墨烯，成膜剂为水性环氧树脂。
该自清洁涂层的制备方法为，向成膜剂中依次加入导电填料、成膜助剂、乳化剂、分散剂和消泡剂，搅拌均匀从而得到导电涂层，将导电涂层涂覆在墙体表面，待涂层处于半固化状态时，形成导电层，将实施例3制备的超疏水粉体粉末均匀洒落在导电层表面，待涂层完全固化后，即得利用洞渣微粉制备的自清洁涂层。
该自清洁涂层的接触角测试结果如图5所示，为160°±3°，具有良好的自清洁作用。
通过导电胶带将该自清洁涂层连接至去除释放头的负离子发生器，负离子发生器的型号为NVW-660C，测试密闭空间进出口PM2.5的浓度，来判别净化强度，其结果如下表1所示，负离子发生器处于第一档时，PM2.5净化率为43.71％，负离子发生器处于第五档时，PM2.5净化率可达到76％，对PM2.5具有显著的净化效果。
表1实施例5中密闭空间进出口PM2.5净化效果
将未连接涂层试块的负离子发生器和连接自清洁导电涂层的负离子发生器分别置于不同的密闭空间中，并取5ml质量分数60％的甲醛置于密闭容器中3h，使甲醛气体分散于整个空间，打开负离子发生器开关，每隔20min测试甲醛浓度变化，其如图6所示。
实施例6：
本实施例提供一种利用洞渣微粉制备的自清洁涂层，按重量份计，包括如下组分：
超疏水粉体300份、成膜助剂10份、成膜剂100份、固化剂10份、乳化剂1.5份、分散剂1份、消泡剂0.05份和导电填料30份，其中超疏水粉体为实施例4制备的超疏水粉体，导电填料为碳纳米管，成膜剂为室温硫化橡胶。
本实施例中超疏水涂层的制备方法步骤与实施例5相同。
对该超疏水涂层的疏水性能进行测试，如下：
该自清洁涂层的接触角测试结果为158°±3°，具有良好的自清洁作用。
通过测试密闭空间进出口PM2.5的浓度，来判别净化强度，其结果表2所示，负离子发生器处于第一档时，PM2.5净化率为40.71％，负离子发生器处于第五档时，PM2.5净化率可达到71.86％，对PM2.5具有显著的净化效果。
表2实施例6中密闭空间进出口PM2.5净化效果
实施例7：
本实施例提供一种利用洞渣微粉制备的自清洁涂层，按重量份计，包括如下组分：
超疏水粉体150份、成膜助剂15份、成膜剂75份、固化剂8份、乳化剂1份、分散剂0.7份、消泡剂0.55份和导电填料50份，其中超疏水粉体为实施例4制备的超疏水粉体，导电填料为碳纤维，成膜剂为室温硫化橡胶。
本实施例中超疏水涂层的制备方法步骤与实施例5相同。
对该超疏水涂层的疏水性能进行测试，如下：
该自清洁涂层的接触角测试结果为158°±3°，具有良好的自清洁作用。
通过测试密闭空间进出口PM2.5的浓度，来判别净化强度，其结果表3所示，负离子发生器处于第一档时，PM2.5净化率为38.43％，负离子发生器处于第五档时，PM2.5净化率可达到69.14％，对PM2.5具有显著的净化效果。
表3实施例7中密闭空间进出口PM2.5净化效果
实施例8：
本实施例提供一种利用洞渣微粉制备的自清洁涂层，按重量份计，包括如下组分：
超疏水粉体200份、成膜助剂18份、成膜剂80份、固化剂6份、乳化剂1份、分散剂0.7份、消泡剂0.65份和导电填料60份，其中超疏水粉体为实施例4制备的超疏水粉体，导电填料为炭黑导电纤维，其中成膜剂为聚氨酯。
本实施例中超疏水涂层的制备方法步骤与实施例5相同。
对该超疏水涂层的疏水性能进行测试，如下：
(1)该自清洁涂层的接触角测试结果为156°±3°，具有良好的自清洁作用。
(2)测试密闭空间(1m×1m×1m)内部空气微颗粒相对浓度在负离子内循环不同档位下随时间的变化规律，其如图7所示，负离子发生器处于第一档时，内循环300s后密闭空间内空气微颗粒浓度可下降至40％以下，负离子发生器处于第五档时，可降至16％附近，对密闭空间内空气微颗粒的净化效果明显。
对比例1：
本对比例提供一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体，按重量比计，包括如下组分：
洞渣微粉颗粒30％、聚二甲基硅氧烷5％、正硅酸乙酯5％和无水乙醇60％。
该超疏水粉体的制备方法参照实施例1，这里不再赘述。
参照实施例1的方法，将该超疏水粉体与水性环氧树脂形成涂层，对本对比例中制备的超疏水粉体进行性能测试，结果如下：
(1)接触角仅为120°±3°，部分涂层面出现亲水现象，自清洁能力不强。
(2)将普通试块和涂覆该涂层的试块表面洒满100目左右的干燥灰尘，样品倾斜90°进行除尘对比测试，除尘效率如图8所示，可见两者基本上差不多，该涂层并没有提高除尘率。
对比例2：
本对比例提供一种利用纳米SiO2制备的超疏水粉体，按重量比计，包括如下组分：
纳米SiO210％、聚甲基氢硅氧烷15％、正硅酸乙酯15％和无水乙醇60％。
该超疏水粉体的制备方法参照实施例1，这里不再赘述。
参照实施例1的方法，将该超疏水粉体与水性环氧树脂形成涂层，对本实施例中制备的超疏水粉体进行性能测试，性能结果如下：
接触角测试结果为145°±3°。
对比例3：
本对比例提供一种利用天然沸石制备的自清洁粉体，按重量份计，包括如下组分：
超疏水粉体包括如下组分：
天然沸石5％、正硅酸乙酯5％、硅烷偶联剂KH-5505％和无水乙醇85％。
参照实施例1的方法，将该超疏水粉体与水性环氧树脂形成涂层，对本对比例中制备的涂层进行性能测试，结果如下：
接触角测试结果为100°±3°，没有达到超疏水性能标准，没有良好的自清洁能力。
对比例4：
本对比例提供一种利用纳米TiO2制备的自清洁粉体，按重量份计，包括如下组分：
超疏水粉体包括如下组分：
纳米TiO210％、正硅酸乙酯10％、六聚二甲基硅氧烷2％和无水乙醇83％。
该超疏水粉体的制备方法参照实施例1，将该超疏水粉体与水性环氧树脂形成涂层，对本对比例中制备的超疏水粉体进行性能测试，这里不再赘述。
对本对比例中制备的涂层进行性能测试，结果如下：
接触角测试结果为142°±3°。
对比例5：
本对比例提供一种利用洞渣微粉制备的自清洁涂层，按重量份计，包括如下组分：
超疏水粉体100份、导电填料20份、成膜剂120份、成膜助剂30份、固化剂15份、乳化剂1.6份、分散剂1.5份、消泡剂1.2份，其中导电填料为石墨烯，成膜剂为水性环氧树脂。
本对比例中，超疏水粉体组分与实施例5组分相同。
该超疏水粉体的制备方法参照实施例1，自清洁涂层的制备方法参照实施例5，这里不再赘述。
对本对比例中制备的涂层进行性能测试，结果如下：
(1)接触角测试结果为150±3°，自清洁能力略低于实施例5。
(2)通过测试密闭空间(1m×1m×1m)进出口PM2.5的浓度，来判别净化强度，负离子发生器处于第一档时，PM2.5净化率仅为15.11％，负离子发生器处于第五档时，PM2.5净化率仅有34.68％，对PM2.5并没有显著的净化效果。
(3)将未连接涂层试块的负离子发生器和连接自清洁导电涂层的负离子发生器分别置于不同的密闭空间中，并取5ml质量分数60％的甲醛置于密闭容器中3h，使甲醛气体分散于整个空间，打开负离子发生器开关，每隔20min测试甲醛浓度变化，发现其在120min后，甲醛降解率仅为43％左右，与未连接涂层试块的负离子发生器基本一致。
对比例6：
本对比例提供一种利用洞渣微粉制备的自清洁涂层，按重量份计，包括如下组分：
超疏水粉体80份、成膜助剂30份、成膜剂120份、乳化剂1.6份、分散剂1.5份、消泡剂1.2份和导电填料80份，其中导电填料为碳纳米管，成膜剂为室温硫化橡胶。
本对比例中，超疏水粉体的组分与实施例6的组分一致。
该超疏水粉体的制备方法参照实施例1，自清洁涂层的制备方法参照实施例5，这里不再赘述。
对本对比例中制备的涂层进行性能测试，结果如下：
(1)接触角测试结果为123±3°，没有优异的自清洁能力。
(2)通过测试密闭空间(1m×1m×1m)进出口PM2.5的浓度，来判别净化强度，如下表1所示，负离子发生器处于第一档时，PM2.5净化率为13.17％，负离子发生器处于第五档时，PM2.5净化率仅达到33.38％，对PM2.5并没有显著的净化效果。
对比例7：
本对比例提供一种利用洞渣微粉制备的自清洁涂层，按重量份计，包括如下组分：
超疏水粉体320份、导电填料120份、成膜剂120份、成膜助剂30份、乳化剂1.6份、分散剂1.5份、消泡剂1.2份，其中导电填料为炭黑，成膜剂为室温硫化橡胶。
本对比例中，超疏水粉体的组分实施例7的组分一致。
该超疏水粉体的制备方法参照实施例1，自清洁涂层的制备方法参照实施例5，这里不再赘述。
对本对比例中制备的涂层进行性能测试，结果如下：
接触角测试结果为136±3°，没有达到优异的自清洁能力；
通过测试密闭空间(1m×1m×1m)进出口PM2.5的浓度，来判别净化强度，如下表1所示，负离子发生器处于第一档时，PM2.5净化率仅为12.69％，负离子发生器处于第五档时，PM2.5净化率仅达到31.57％，对PM2.5并没有显著的净化效果。
对比例8：
本对比例提供一种利用洞渣微粉制备的自清洁涂层，按重量份计，包括如下组分：
超疏水粉体60份、导电填料150份、成膜剂40份、成膜助剂8份、乳化剂2份、分散剂0.4份、消泡剂1.2份，其中导电填料为碳纤维，成膜剂为聚氨酯。
该超疏水粉体为实施例1制备的超疏水粉体，自清洁涂层的制备方法参照实施例5，这里不再赘述。
对本对比例中制备的涂层进行性能测试，结果如下：
接触角测试结果为126±3°，并不具有优异的自清洁能力；
测试密闭空间(1m×1m×1m)内部空气微颗粒相对浓度在负离子内循环不同档位下随时间的变化规律，其如图7所示，负离子发生器处于第一档时，内循环300s后密闭空间内空气微颗粒浓度可仅下降至75％以下，负离子发生器处于第五档时，仅可降至51％附近，对密闭空间内空气微颗粒的净化效果并不明显。
对上述实施例及对比进行分析，如下：
对比实施例1及对比例1，将超疏水粉体中洞渣微粉颗粒的比例由20％增加至30％，得到的涂层疏水性能明显下降，洞渣微粉颗粒过多时会破坏涂层的疏水性能。
由对比例2～4可以看出，本申请采用洞渣微粉颗粒制备的超疏水粉体，其疏水性能与纳米TiO2制备的超疏水粉体性能接近，并优于天然沸石制备的超疏水粉体，可代替纳米TiO2、天然沸石作为超疏水粉体的原材料。
对比实施例5及对比例5可知，导电填料的添加量对涂层的疏水性影响较小，对涂层的负离子释放能力影响较大，当导电填料的添加量过低时，难以有效去除PM2.5和甲醛。
由实施例6～8及对比例6～8可以看出，在导电填料添加量足量时，涂层的自清洁性能对涂层的空气净化效果产生了较大影响，可见该自清洁涂层的空气净化能力是依赖其自清洁性能和负离子释放能力共同实现的。
综上所述，本发明的具体实施例具有如下有益技术效果：
本发明制备的自清洁涂层，可通过导电胶带连接至负离子发生器，用于代替负离子发生器的释放器，当负离子发生器通电时，可以使涂层表面产生负氧离子，破坏空气中污染物气凝胶的电荷平衡状态，使污染物极易被吸附到涂层表面，使污染物无电荷沉降，净化室内空气。该涂层利用固废材料再利用，成本低下、工艺简单，具有良好的经济效益和长远的社会效益，应用前景十分广阔。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体，其特征在于，按重量比计，包括如下组分：
洞渣微粉颗粒10～20％、硅氧烷改性剂5～10％、正硅酸乙酯5～10％和无水乙醇70～80％。
2.如权利要求1所述的一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体，其特征在于，所述洞渣微粉颗粒的粒径为0.1～40μm。
3.如权利要求1所述的一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体，其特征在于，所述硅氧烷改性剂包括聚二甲基硅氧烷、聚甲基氢硅氧烷、硅烷偶联剂KH-550和六聚二甲基硅氧烷中的至少一种。
4.如权利要求1～3任一所述的一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，按比例称取洞渣微粉颗粒、硅氧烷改性剂、正硅酸乙酯、无水乙醇，在容器中将洞渣微粉颗粒与乙醇混合均匀，得到微粉颗粒悬浊液；
步骤二，向步骤一制得的固废微粉颗粒悬浊液中滴加硅氧烷类改性剂、正硅酸乙酯，并将容器口密封，置于磁力搅拌机恒温搅拌、静置离心后分层，将上层清液倒出，收集容器底部的沉积物；
步骤三，将沉积物烘干，然后研磨过筛，即得超疏水粉体。
5.如权利要求4所述的一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体的制备方法，其特征在于，步骤一中，采用搅拌方式混合，搅拌速率不低于2000rpm，搅拌时间不低于5h。
6.如权利要求4所述的一种利用洞渣微粉制备的超疏水粉体的制备方法，其特征在于，步骤三中，烘干温度为80℃～100℃。
7.一种利用洞渣微粉制备的自清洁涂层，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：
超疏水粉体100～300份、导电填料30～100份、成膜剂50～100份、成膜助剂10～20份、固化剂5～10份、乳化剂0.8～1.5份、分散剂0.5～1份和消泡剂0.05～1份；
所述超疏水粉体选自权利要求1～3任一所述的超疏水粉体。
8.如权利要求7所述的一种利用洞渣微粉制备的自清洁涂层，其特征在于，所述导电填料包括碳纤维、石墨、炭黑导电纤维、石墨烯和碳纳米管中的一种或几种。
9.如权利要求8所述的一种利用洞渣微粉制备的自清洁涂层的制备方法，其特征在于，包括：向成膜剂中依次加入导电填料、成膜助剂、乳化剂、固化剂、分散剂和消泡剂，搅拌均匀从而得到导电涂层，将导电涂层涂覆在墙体表面，待涂层处于半固化状态时，将超疏水粉体均匀洒落在导电层表面，待涂层完全固化后，即得利用洞渣微粉制备的自清洁涂层。
10.如权利要求7或8所述的一种利用洞渣微粉制备的自清洁涂层的应用，其特征在于，作为负离子发生器的释放器使用。
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