一种硅氧烷改性的超疏水地聚合物防腐材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅氧烷改性的超疏水地聚合物防腐蚀材料，包括以下重量份数的原料：硅铝质矿物原料70‑90份，碱激发剂75‑100份，聚二甲基硅氧烷2‑3份，甲基含氢硅油4‑5份，硅烷偶联剂0.1‑0.2份，纳米氢氧化镁粉末4‑6份，纳米二氧化硅粉末7‑10份，短纤维3‑5份，木质素磺酸钙1‑2份，助磨剂1‑1.5份。本发明专利技术还公开了一种硅氧烷改性的超疏水地聚合物防腐材料的制备方法。本发明专利技术利用硅氧烷对基质和表面超疏水改性结合的方法，将基质表面化学结构改性和纳米级与微米级粗糙度改性结合，提高了致密高强地聚物材料的超疏水和高耐腐蚀性能；原料和纳米材料和短纤维的添加使本发明专利技术材料强度高、结构致密、耐久性强，超疏水改性实现材料对离子侵蚀、物质溶出、冻融破坏等的抵抗能力。

【技术实现步骤摘要】
一种硅氧烷改性的超疏水地聚合物防腐材料及其制备方法
本专利技术属于新型建筑材料
，尤其是涉及一种硅氧烷改性的超疏水地聚合物防腐材料及其制备方法。
技术介绍
随着国家工程水平的提高，以海洋工程为代表的涉水工程建筑得到快速发展。但由于涉水建筑持续接触水环境，且受到风、浪、流的长期破坏性作用，普通水泥基建筑材料在耐久性上难以得到理想的效果。而作为新型绿色环保建筑材料，地聚合物凭借其快速且可控的凝结硬化、高强度和粘结力、强耐久性等优异的性能特征吸引了世界范围学者的广泛研究。地聚合物作为无机非金属材料，其基质本身亲水，耐久性也会显著受到水特性的影响。因为许多破坏发生在存在水的条件下，譬如物质的溶出、硫酸盐侵蚀、盐结晶、冻融循环作用等。传统手段多采用添加掺合料和降低水胶比的方式以提高基体密实度并减少缺陷，但此方法无法避免水携有害物质的侵入。疏水防护涂料在一定程度上对材料起到了保护作用，但由于涂料的使用寿命短和抵抗机械破坏能力弱，其保护作用也是有限的。因此，在材料密实完整的基础上，利用如硅氧烷添加剂改变地聚合物基质的亲疏水性质，利用尼龙网和纳米填料增强材料表面和内部的粗糙度，减弱其吸水性和渗透性非常重要。在现有的研究中，申请号为CN201510638847.7的中国专利为《一种具有超疏水表面的偏高岭土基地质聚合物及其制备方法》，此方法以在偏高岭土基地聚合物表面涂刷或喷雾喷涂液体疏水改性剂，仅从表面上对地聚合物进行疏水改性，难以抵挡机械破坏。申请号为CN201611115484.X的中国专利为《一种防水、不燃的粉煤灰/偏高岭土基保温板的制备方法》，此方法选用多种骨料和聚苯乙烯防水材料，但其疏水效果差，材料缺陷多，难以达到理想的防水性能。申请号为CN201911076304.5的中国专利为《一种水泥基地板聚合物防水涂料、制备方法及设备》，此方法利用酚、酯、醇、烷酮、树脂等化学物质，通过搅拌釜喷制水泥基地板聚合物防水涂料。但此有机防水涂层使用寿命有限，与建筑材料的粘结性能比较差，难以达到长期疏水效果。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种硅氧烷改性的超疏水地聚合物防腐蚀材料，其从内部基质的疏水改性到表面的化学结构和物理粗糙度改善，得到具有超疏水性能的地聚合物防腐蚀材料。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种硅氧烷改性的超疏水地聚合物防腐蚀材料，包括以下重量份数的原料：硅铝质矿物原料70-90份，碱激发剂75-100份，聚二甲基硅氧烷2-3份，甲基含氢硅油4-5份，硅烷偶联剂0.1-0.2份，纳米氢氧化镁粉末4-6份，纳米二氧化硅粉末7-10份，短纤维3-5份，木质素磺酸钙1-2份，助磨剂1-1.5份。作为优选，所述硅铝质矿物原料为复配材料，其包括偏高岭土45-55份，粉煤灰15-20份，硅灰10-15份。作为优选，所述碱激发剂为复配材料，其包括氢氧化钠固体15-20份，硅酸钠溶液45-55份，去离子水15-25份，总含水量为40-50％。作为优选，所述硅酸钠溶液为硅酸钠和去离子水的混合溶液，其中SiO2与Na2O的摩尔质量比为3-4。作为优选，所述聚二甲基硅氧烷粘度为50-200斯托克斯；所述甲基含氢硅油的主要成分是聚甲基氢硅氧烷，有效成分大于95％；所述硅烷偶联剂有效成分大于95％。作为优选，所述纳米氢氧化镁粉末粒径为20-100纳米，纯度大于99％。作为优选，所述纳米二氧化硅粉末粒径为10-30纳米，纯度大于99％。作为优选，所述短纤维为碳化硅纤维、玄武岩纤维和碳纤维的一种或两种以上组合，平均直径为20-50微米，长度为2-6毫米。作为优选，所述木质素磺酸钙纯度大于95％。本专利技术还公开了一种硅氧烷改性的超疏水地聚合物防腐材料的制备方法，包括以下步骤：1)碱激发剂的制备：将氢氧化钠固体15-20份、硅酸钠溶液45-55份和去离子水15-25份混合后搅拌至均匀澄清，倒入塑料容器中密封保存12-24小时，得到碱激发剂；2)硅氧烷-纤维-碱激发剂溶液的制备：将聚二甲基硅氧烷2-3份、硅烷偶联剂0.1-0.2份、短纤维3-5份和步骤1)中得到的碱激发剂混合，50-60赫兹超声分散60-90分钟，得到硅氧烷-纤维-碱激发剂溶液；3)固体原料的制备：将硅铝质矿物原料70-90份、纳米氢氧化镁粉末4-6份、纳米二氧化硅粉末7-10份、木质素磺酸钙1-2份和助磨剂1-1.5份按比例混合搅拌研磨40-60分钟，得到固体原料；4)带含氢硅油尼龙网的制备：将400-1000目的尼龙网浸泡于甲基含氢硅油中12-24小时，制备试验前用纸巾擦拭至面干后，放入模具底部；5)地聚合物浆料的制备：将步骤2)中得到的硅氧烷-纤维-碱激发剂溶液和步骤3)中得到的固体原料混合，以800-1200转/分钟转速机械搅拌30-40分钟，得到地聚合物浆料；6)将步骤5)中得到的地聚合物浆料倒入底部垫有步骤4)中得到的带含氢硅油尼龙网的模具中养护，首先在40-65摄氏度的烘箱或真空干燥箱内保水养护24-48小时。经过脱模与去除尼龙网处理后，再在室温环境下自然养护3-14天，即得。本专利技术中硅铝质矿物原料和碱激发剂复配以一个理想的配比制备聚合程度高，基质结构的致密度高，机械强度高的材料。偏高岭土和粉煤灰作为主要原料，混掺有利于填充材料孔隙，降低大孔孔隙率；硅灰除填充作用，还能提高浆体的流动性，促进固体原料的分散和反应。聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂用于地聚合物材料基质，从材料基质表面化学结构上进行疏水改性。甲基含氢硅油处理的尼龙网由于氢键带有丰富的硅氧烷，用其制备试样既、使材料表面带有聚甲基氢硅氧烷，其在原疏水表面进一步生长。同时，尼龙网凹凸结构又使表面得到微米级别的粗糙度，从而进一步增强材料疏水能力。纳米氢氧化镁粉末不但能作为纳米级填料，还能在地聚反应中形成纳米级突起的晶体增加基质纳米级粗糙度，并且能抵抗地聚合物收缩，减少裂缝的产生，增强材料力学性能和耐久性。纳米二氧化硅粉末能作为填料增加基质纳米级粗糙度，并且有利于材料强度的提高。短纤维作为微米级突起提供疏水所需的粗糙度，并且大幅提高了材料的韧性和强度，减少裂缝产生。木质素磺酸钙作为表面活性剂，既有利于促进各种物质的分散，钙元素还能增强材料整体的强度和耐久性。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术创新地利用了硅氧烷对基质和表面超疏水改性结合的方法，将基质表面化学结构改性和纳米级与微米级粗糙度改性结合，提高了致密高强地聚物材料的超疏水和高耐腐蚀性能；2)原料和纳米材料和短纤维的添加使本专利技术材料强度高、结构致密、耐久性强，进而超疏水改性实现材料对离子侵蚀、物质溶出、冻融破坏等的抵抗能力，促进高强耐久建筑材料领域的快速发展；3)本专利技术利用了粉煤灰、硅灰等废弃原料，并且产品制作周期短、过程绿色安全，无需高温等条件，符合了节能环保和可持续发展战略要求；4)本专利技术可作为疏水耐腐新材料运用于普通建筑、海洋涉水工程、极限环境的建筑领域。具体实施方式为了使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅氧烷改性的超疏水地聚合物防腐蚀材料，其特征在于包括以下重量份数的原料：硅铝质矿物原料70-90份，碱激发剂75-100份，聚二甲基硅氧烷2-3份，甲基含氢硅油4-5份，硅烷偶联剂0.1-0.2份，纳米氢氧化镁粉末4-6份，纳米二氧化硅粉末7-10份，短纤维3-5份，木质素磺酸钙1-2份，助磨剂1-1.5份。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅氧烷改性的超疏水地聚合物防腐蚀材料，其特征在于包括以下重量份数的原料：硅铝质矿物原料70-90份，碱激发剂75-100份，聚二甲基硅氧烷2-3份，甲基含氢硅油4-5份，硅烷偶联剂0.1-0.2份，纳米氢氧化镁粉末4-6份，纳米二氧化硅粉末7-10份，短纤维3-5份，木质素磺酸钙1-2份，助磨剂1-1.5份。


2.根据权利要求1所述的硅氧烷改性的超疏水地聚合物防腐蚀材料，其特征在于：所述硅铝质矿物原料为复配材料，其包括偏高岭土45-55份，粉煤灰15-20份，硅灰10-15份。


3.根据权利要求1所述的硅氧烷改性的超疏水地聚合物防腐蚀材料，其特征在于：所述碱激发剂为复配材料，其包括氢氧化钠固体15-20份，硅酸钠溶液45-55份，去离子水15-25份，总含水量为40-50％。


4.根据权利要求3所述的硅氧烷改性的超疏水地聚合物防腐蚀材料，其特征在于：所述硅酸钠溶液为硅酸钠和去离子水的混合溶液，其中SiO2与Na2O的摩尔质量比为3-4。


5.根据权利要求1所述的硅氧烷改性的超疏水地聚合物防腐蚀材料，其特征在于：所述聚二甲基硅氧烷粘度为50-200斯托克斯；所述甲基含氢硅油的主要成分是聚甲基氢硅氧烷，有效成分大于95％；所述硅烷偶联剂有效成分大于95％。


6.根据权利要求1所述的硅氧烷改性的超疏水地聚合物防腐蚀材料，其特征在于：所述纳米氢氧化镁粉末粒径为20-100纳米，纯度大于99％。


7.根据权利要求1所述的硅氧烷改性的超疏水地聚合物防腐蚀材料，其特征在于：所述纳米二氧化硅粉末粒径为10-30纳米，纯度大于99％。


8.根据权利要求1所述的硅氧烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫东明，阮圣倩，陈士堃，朱嵘华，刘毅，田野，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33