一种疏水粉末及其制备方法与应用与流程

本发明属于疏水粉末制备，具体地，涉及一种疏水粉末及其制备方法与应用。

背景技术：

1、在水泥基材料如混凝土及砂浆由于其价格便宜得到了广泛的应用，但是由于其材料自身的脆性特点，使得混凝土和砂浆特别容易开裂，而且这种开裂的特性存在于结构的整个存续期内。当结构一旦开裂后，一方面水的渗漏会影响用户的生活，同时还会对混凝土的耐久性带来负面的影响。由于各种缝隙的存在，所以必须对结构进行整体抗渗防护。目前采用的措施主要是以防水卷材或防水涂料等材料为结构做防水层。但其施工工艺复杂，对工人技术水平要求高，且防护效果一般、寿命短，难以为结构提供良好的防护作用。一旦破损，整个防水层需要重做，成本极大。而对于裂缝的修复，现主要有无机或有机材料。无机材料具有耐老化好的特性，但脆性太，自身容易再开裂，而有机材料具有较好的韧性，但是耐老化性能较差，随着服役时间会逐渐失去弹性，最终会劣化成脆性材料。所以目前尚没有易得的材料同时满足耐老化性能和韧性这两种特性。

2、自然界荷叶表面或蝴蝶翅膀表面的超疏水特性，给了我们很多的启示。超疏水表面是指在表面微纳米结构和低表面能物质共同作用下，水滴可以在其上立即形成球形液滴、并在微动力作用下滚落的固体表面。依据这个原理，本发明提出一种疏水粉末。疏水粉末的堆积结构会产生微纳米结构，再结合粉末的疏水性，从而形成良好的超疏水效应，达到防水以及其它液体的渗漏。

3、以疏水粉末平铺施工于结构平面，可简便高效打造出防水层。无论结构因地基沉降、自身热胀冷缩等各种原因产生裂缝，粉末不受拉扯挤压影响，防水层始终完整，防护性能长期有效。在施工缝、伸缩缝或裂缝里填充疏水粉末，由于粉末处于堆积状态，当裂纹扩大时，粉末可以滚动重新分布，从而使裂缝或收缩缝依然处于被填充状态。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种疏水粉末及其制备方法与应用，本发明加入六甲基二硅氮烷，使材料的表面能降低，提高产品的疏水性；加入丙烯酸羟乙酯，为疏水粉末添加大量羟基，与硅氧键之间形成氢键，赋予疏水粉末耐老化性能，而在体系形成凝胶过程中，整个体系形成半相互缠绕网状结构，加大了组分之间的结合力，从而使疏水粉末具有优异的韧性，解决了现有技术中存在的裂缝和伸缩缝修复材料不能同时具有易疏水、强韧性和耐老化性的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种疏水粉末，所述疏水粉末包括如下重量份原料：

4、

5、作为本发明的一种优选方案，所述初混料的制备方法为：将基料加入含硅化合物中，控温21-25℃，搅拌均匀、静置反应62-82h。

6、作为本发明的一种优选方案，所述基料和含硅化合物的重量份比为100-200:4-16。

7、作为本发明的一种优选方案，所述基料包括1200目石英粉、硅灰、水泥和2000目碳酸钙粉末中的一种或者几种。

8、作为本发明的一种优选方案，所述含硅化合物包括全氟己基乙基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷和有效物含量为30％的氨基硅油乳液中的一种，石英粉、硅灰和水泥中的主要成分都是二氧化硅，二氧化硅表面的硅羟基能与全氟己基乙基三乙氧基硅烷和辛基三乙氧基硅烷反应，形成硅溶胶。

9、作为本发明的一种优选方案，所述疏水剂为六甲基二硅氮烷，六甲基二硅氮烷中水解稳定的基团会与硅溶胶中的羟基反应，以疏水基团取代溶胶中的亲水基团羟基，使得反应后材料的表面能降低，与水之间的粘附力减弱，从而提高疏水粉末的疏水性。

10、作为本发明的一种优选方案，疏水粉末的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

11、(1)制备凝胶料：将配方中的疏水剂、纯化水和初混料混合，机械搅拌，依次加入配方量丙烯酸羟乙酯、十六烷基三甲基溴化铵和2-羟基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮，混合搅拌，得到凝胶料；

12、(2)制备疏水粉末：将步骤(1)制得的凝胶料控温烘干，得到疏水粉末。

13、丙烯酸羟乙酯与引发剂2-羟基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮配合，为疏水粉末添加大量羟基，而在体系形成凝胶的过程中，含硅化合物会缩聚成网络结构，大量的羟基会与硅氧键之间形成氢键，使该疏水粉末在受到外力作用损伤时，有实现自我恢复的能力，从而赋予疏水粉末耐老化的性能；与此同时，整个体系形成了一种半相互缠绕的网状结构，通过加入了十六烷基三甲基溴化铵避免网状结构分离，大大加大了组分之间的结合力，从而使疏水粉末具有优异的韧性。

14、作为本发明的一种优选方案，步骤(1)中所述机械搅拌时间为2-5min，混合搅拌时间为3-6min。

15、作为本发明的一种优选方案，步骤(2)中所述控温烘干的温度为100-110℃。

16、作为本发明的一种优选方案，所述疏水粉末的应用为下述两种中的一种：

17、1)把疏水粉末平铺在屋面、地下室混凝土垫层、地下室顶板等面层上，均匀刮平，其上以混凝土或砂浆等材料做保护层；

18、2)把疏水粉末填充到待修复的施工缝、伸缩缝或裂缝里，用较轻的压力压实，表面用砂浆，混凝土或其它材料如沥青覆盖。

19、本发明的有益效果：

20、(1)本发明的材料及施工后，使得结构面层、施工缝、伸缩缝或裂缝具有超疏水效应，防水性能可靠，同时当结构发生变动时(如地基的沉降或结构的热胀冷缩等)，导致产生裂缝，平铺疏水粉末防水层不受影响，防水功能始终保持存在；当变动导致裂纹本身进一步扩张时，该粉末能随着裂缝重新堆积排布，使得裂缝或伸缩缝始终处于被填充状态，这是目前其它材料不具备的性能。而且由于其是堆积结构，因而也不存在材料自身的开裂问题，此外本发明材料绿色环保，制备方法简单，施工简便。其资源消耗少，成本低。

21、(2)本发明制备的疏水粉末防水、抗渗能力显著，表明以疏水粉末对混凝土结构做整体防水处理、对混凝土施工缝、伸缩缝或裂缝进行处理，可实现稳定、耐久的防水抗渗效果。本发明采用的石英粉、硅灰和水泥中的主要成分都是二氧化硅，全氟己基乙基三乙氧基硅烷和辛基三乙氧基硅烷都能与二氧化硅表面的硅羟基反应，形成硅溶胶，结合疏水剂六甲基二硅氮烷，六甲基二硅氮烷中水解稳定的基团会与硅溶胶中的羟基反应，以疏水基团取代溶胶中的亲水基团羟基，使得反应后材料的表面能降低，与水之间的粘附力减弱，此外，也没有牢固的物理性结合，因此在水进入裂缝与材料相摩擦的过程中，水分子易脱落，从而提高疏水粉末的疏水性。

22、(3)本发明添加了丙烯酸羟乙酯与引发剂2-羟基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮，为疏水粉末添加大量羟基，在体系形成凝胶的过程中，全氟己基乙基三乙氧基硅烷或辛基三乙氧基硅烷缩聚成网络结构，大量的羟基会与硅氧键之间形成氢键，同时，部分羟基进行缩聚反应，由于网络体系内存在的大量的氢键物理作用，使该疏水粉末在受到外力作用损伤时，有实现自我恢复的能力，从而赋予疏水粉末耐老化的性能；与此同时，整个体系形成了一种半相互缠绕的网状结构，为了避免网状结构分离，本发明加入了十六烷基三甲基溴化铵，通过这种网状的形成，加大了组分之间的结合力，从而使疏水粉末具有优异的韧性。