一种有机硅类超疏水材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种有机硅类超疏水材料及其制备方法，该超疏水材料的组成包括去离子水55～75份、硅氧烷类聚合物20～30份、水溶性聚乙烯醇纤维2～8份以及硅灰和/或活性偏高岭土3～7份；其制备过程为依次将水溶性聚乙烯醇纤维、硅氧烷类聚合物和填料加入到去离子水中，每次加入均采用超高速分散机搅拌分散，最后得到有机硅超疏水材料。本发明专利技术使用时，将所述超疏水材料浸渍混凝土砂浆试块，室温干燥，最后得到接触角不小于150

【技术实现步骤摘要】
一种有机硅类超疏水材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑工程材料
，具体涉及一种有机硅类超疏水材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]钢筋混凝土结构是指由配有钢筋增强的混凝土制成的结构，是工程建设中建筑物承重的主要构件，钢筋用于承受拉力，混凝土承受压力。由于混凝土的网络结构是毛细孔和气孔一起构成贯通的孔隙网络，周围环境中的侵蚀性离子可以通过毛细孔或者气孔渗透进入钢筋混凝土构件内部，造成混凝土结构破坏和钢筋锈蚀，使得钢筋混凝土构件出现不同程度的损伤，影响承载力和耐久性，进而严重影响建筑物的的结构安全。因此为了降低混凝土结构破坏的风险，需采取有效的技术手段减少水分和有害离子的渗透。
[0003]在现有技术中，混凝土表面防水处理是提高混凝土构件防水效果的有效措施，在混凝土表面涂敷防水涂料可以有效提高混凝土表面的抗侵蚀能力。目前，常用的防水涂料有无机类、聚氨酯类、丙烯酸类和有机硅类，其中有机硅类防水涂料由于其具有低表面能、憎水性，同时又不封闭混凝土的透气微孔，具有透气呼吸功能，在建筑工程的防水领域得到了广泛的应用。专利CN110437735A公开一种混凝土表面防水涂料，其中采用硅氧烷类聚合物和水溶性PVA纤维制备一种疏水乳液，并涂敷在混凝土表面，其表面接触角可达到120
°
～145
°
，且有研究表明，有机硅类防水涂层的接触角普遍在110
°
左右，但滚动角较大，在防止混凝土表面微孔进水的能力有限，因而需要进一步的改良。
[0004]近年来，超疏水材料因其具有“莲叶效应”而引起了研究人员的广泛关注。超疏水表面接触角一般大于150
°
，滚动角小于10
°
，因此具有许多独特的表面性能，如自清洁、防腐蚀、生物相容性、超疏水性等。由此可见超疏水材料在建筑的防水域具有广阔的应用前景，能够有效防止水的渗透。如专利CN108947355A公开了一种超疏水混凝土，其是利用聚乙烯醇纤维在混凝土内部形成微纳结构，再利用有机硅进行疏水改性，得到超疏水混凝土，其疏水角大于150
°
，滚动角小于10
°
，与水接触后，水滴能快速滚落，水不容易渗透进入内部。但是在实际应用中，由于混凝土内部掺入了有机硅材料，影响混凝土内部的水化过程，进而影响混凝土后续的性能。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种有机硅类超疏水材料及其制备方法，将该超疏水材料涂敷在混凝土表面，在不影响混凝土性能的情况下，使混凝土具有超疏水性能，避免混凝土结构受到有害离子的侵蚀，保护混凝土结构。
[0006]为实现上述目的，本专利技术可由以下技术方案实现：
[0007]一种有机硅类超疏水材料，包括去离子水、硅氧烷类聚合物、水溶性聚乙烯醇纤维和填料，重量份为：
[0008]去离子水：
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55～75份
[0009]硅氧烷类聚合物：
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20～30份
[0010]水溶性聚乙烯醇纤维：
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2～8份
[0011]填料：3～7份
[0012]所述填料为硅灰和/或活性偏高岭土。
[0013]相比于现有技术，本专利技术中，硅氧烷类聚合物中含有憎水基团Si
‑
H键，在混凝土表面起疏水效果，而聚乙二醇纤维有较好的水溶性和分散性，两者通过高速混合在一起形成聚合有机高分子乳液，结构稳定，不易分散，可以在混凝土表面形成层次疏水结构，同时在高分子乳液中加入填料，填料附着在聚乙二醇纤维结构上，进一步构建超疏水所需要的粗糙结构，提高水溶性聚乙烯醇纤维
‑
硅氧烷类聚合物的疏水性，达到超疏水效果。
[0014]进一步地，所述硅氧烷类聚合物为羟基聚二甲基硅氧烷或聚甲基氢硅氧烷。
[0015]进一步地，所述水溶性聚乙烯醇纤维的分子量在16000
‑
20000之间，醇解度大于98％。聚乙烯醇纤维的分子量较低，有较好的水溶性和分散性，方便溶解于水中，对其他聚合物进行分散，且其醇度越高，疏水效果越好，采用高醇度的纤维材料可以提高有效材料的疏水效果，当聚乙烯醇纤维涂敷在混凝土表面时，能够在混凝土表面形成凸起并构建出微纳米结构。
[0016]进一步地，所述硅灰的粒径不小于0.2微米，活性偏高岭土的粒径不小于0.8微米。硅灰和活性偏高岭土作为混凝土辅助胶凝材料，可以吸附在混凝土表面的孔隙中，给最后形成的表面提供一定的粗糙程度，降低材料的表面能。
[0017]本专利技术的另一目的在于提供统一种有机硅类超疏水材料的制备方法，其包括以下步骤：
[0018]步骤1：将聚乙烯醇纤维加入到去离子水中，在20～25℃下搅拌10min，升温至90～100℃搅拌1～2h，冷却至室温，得聚乙烯醇溶液；
[0019]步骤2：将硅氧烷类聚合物缓慢加入到由步骤1得到的聚乙烯醇溶液中，加入的同时采用分散机搅拌，完全加入后，持续搅拌0～0.5h，得到有机硅乳液；
[0020]步骤3：将填料缓慢加入由步骤2得到的有机硅乳液中，加入的同时采用分散机搅拌，完全加入后，持续搅拌0～1，得到有机硅超疏水材料。
[0021]相比于现有技术，本专利技术提供的有机硅类超疏水材料的制备方法，通过将材料依次混合，经超高速搅拌，可以形成水溶性聚乙烯醇纤维包裹硅氧烷类聚合物的结构，加入的填料粒子能够分散在乳液颗粒周围，制得粒径小于20微米的稳定乳液颗粒，有效提高乳液的稳定性。
[0022]优选地，上述步骤1中采用的分散机为超高速分散机，搅拌速率为8000～12000rpm。
[0023]优选地，上述步骤2中同样采用超高速分散机，搅拌速率为3000～8000rpm。
附图说明
[0024]图1为本专利技术中有机硅类超疏水材料的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术中实施例1制备的有机硅类超疏水材料的表面静态接触角测量图。
[0026]其中，1
‑
去离子水；2
‑
聚乙烯醇纤维；3
‑
有机硅乳液；4
‑
填料颗粒。
具体实施方式
[0027]为了更好地理解本专利技术，下面通过实施例进一步阐述本专利技术的内容，但本专利技术不仅限于下面的实施例。
[0028]本专利技术提供一种有机硅类超疏水材料及其制备方法，下面结合具体实施例进行阐述：
[0029]实施例1
[0030]本实施例按照以下步骤制备超疏水材料：
[0031]步骤1：将4份的聚乙烯醇纤维缓慢的加入66份去离子水中，并在25℃下搅拌10分钟，然后在98℃下搅拌40min后冷却至室温；
[0032]步骤2：将25份的羟基聚二甲基硅氧烷缓慢加入到上述的聚乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机硅类超疏水材料，其特征在于，按重量份计包括以下原料：去离子水：
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55～75份硅氧烷类聚合物：
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20～30份水溶性聚乙烯醇纤维：
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2～8份填料：3～7份所述填料为硅灰和/或活性偏高岭土。2.根据权利要求1所述的一种有机硅类超疏水材料，其特征在于，所述硅氧烷类聚合物为羟基聚二甲基硅氧烷或聚甲基氢硅氧烷。3.根据权利要求1所述的一种有机硅类超疏水材料，其特征在于，所述水溶性聚乙烯醇纤维的分子量为16000～20000，醇解度为98％～100％。4.根据权利要求1所述的一种有机硅类超疏水材料，其特征在于，所述硅灰的粒径不小于0.2微米，所述活性偏高岭土的粒径不小于0.8微米。5.根据权利要求1所述的一种有机硅类超...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江波，熊建波，黎鹏平，范志宏，
申请(专利权)人：中交四航工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：