本发明涉及防水材料领域，具体涉及一种具有持久超疏水性的水泥基涂料及其应用。
背景技术
目前，具有超疏水功能的涂料受到越来越多的关注。超疏水涂料在人们的日常生产和生活中都有着非常广阔的应用前景：应用在室外天线上，可以防积雪、防结冰；应用在轮船的船底、外壳上，可以防腐并减少水的阻力。而超疏水涂料应用在建筑外墙上，因水滴在其表面几乎呈球形，易发生滚动带走沾染在上面的灰尘，从而实现自清洁效果，这大大地减少了人工清理的费用，同时也降低了人工高空作业的危险率。
超疏水涂料需要有较大的静态接触角和较小的动态滚动角，这需要材料表面微米级和纳米级结构的有机结合，并且表面微观结构的排列方式对水滴的运动趋势也会产生影响。目前，具有超疏水功能的涂料的制备方法通常以微米级和纳米级的超疏水颗粒为骨架，以低表面能树脂为粘结剂，两者复合组成一种表面具有微/纳米颗粒结构的憎水性涂层。但在实际的应用中，目前所应用的具有超疏水功能的涂料制备的基体本身力学强度低、耐磨性较差，易受刮擦、切割、水流冲击等外界因素的影响，从而导致超疏水表面的微/纳米结构的破坏，超疏水功能的耐久性不佳。因此，针对目前超疏水涂料的现状，急需一种具有持久超疏水性的涂料。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，提供了一种强度高、耐磨性好的具有持久超疏水性的水泥基涂料。
本发明还提供了该水泥基涂料的应用。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种具有持久超疏水性的水泥基涂料，是由内层涂料和外层涂料组成的；
所述内层涂料是由以下重量份的原料制得的：硫铝酸盐水泥熟料20.00-30.00份、粉煤灰2.00-6.00份、三甲氧基硅烷2.00-8.00份、正硅酸乙酯2.00-5.00份、含氟硅烷1.00-3.00份，无水乙醇15.00-30.00份、氨水5.00-10.00份；
所述外层涂料是由以下重量份的原料制得的：硅酸盐水泥熟料3.00-8.00份、硅灰2.00-4.00份、三甲氧基硅烷4.00-8.00份、正硅酸乙酯3.00-10.00份、无水乙醇20.00-45.00份、氨水8.00-12.00份；
所述的，硫铝酸盐水泥熟料的粒径为13.00-32.00μm；硅酸盐水泥熟料的粒径为18.00-40.00μm；
所述的，硅灰的粒径为0.05-0.20μm。
所述的，粉煤灰的粒径为0.50-45.00μm。
所述的，氨水的质量分数为30％。
所述的，含氟硅烷为十七氟癸基三乙氧基硅烷、三氟丙基甲基二氯硅烷及十三氟辛基三乙氧基硅烷中的一种。
一种具有持久超疏水性的水泥基涂料在建筑外墙上的应用。
所述的，具有持久超疏水性的水泥基在建筑外墙上的应用，是由以下步骤获得的：
1)将硫铝酸盐水泥、粉煤灰置于球磨机中，以350r/min的速度研磨1h，得粉粉；将无水乙醇、氨水在三口烧瓶中充分混合15-20min，之后依次加入正硅酸乙酯和三甲氧基硅烷，在60℃反应2h-5h，，得液料；将粉料和液料置于搅拌机中，依次加入分散剂、消泡剂，以550r/min的速度搅拌2-5min，最后静置5min，制得内层涂料；
2)将内层涂料喷涂在建筑外墙上，厚度为80-120μm；喷涂完12-18h后，采用抛光打磨机，以48000r/min的速度打磨20-40min；
3)将硅酸盐水泥、硅灰置于球磨机中，以350r/min的速度研磨1h，得粉粉；将无水乙醇、氨水在三口烧瓶中充分混合15-20min，之后依次加入正硅酸乙酯、三甲氧基硅烷，在60℃反应1h-3h，再加入含氟硅烷，继续保温反应2h-4h，得液料；将粉料和液料置于搅拌机中，依次加入分散剂、消泡剂，以550r/min的速度搅拌2-5min，最后静置5min，制得外层涂料；
4)待步骤2)打磨完成后1-4h，喷涂外层涂料，喷涂厚度为30-50μm,待涂层固化，即得具有持久超疏水性的水泥基涂层。
本发明的有益效果：
1)利用水泥类型的不同，形成双层材料，内层硫铝酸盐水化产物(钙矾石)提供力学强度，外层硅酸盐水泥水化产物(csh凝胶)提供耐磨性，从而降低刮擦、切割、水流冲击等外界因素对涂层表面微/纳米的负面影响，显著提高了涂层的超疏水性的持久性。
2)通过抛光打磨机对内层涂层的打磨，使得钙矾石的为主的硫铝酸盐水化产物形成微米-纳米结构，外层涂层中的csh凝胶及硅灰则为纳米结构，从而形成了内外粗糙度不同的梯度材料，这提高了涂层的超疏水性能。同时，外层涂层中的氟、硅材料则极大地降低了涂层的表面能，进一步提高了涂层的超疏水性能
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
本发明内层涂料所用的水泥为42.5r快硬硫铝酸盐水泥。
本发明外层涂料所用的水泥为42.5r硅酸盐水泥。
实施例1
一种具有持久超疏水性的水泥基涂料，是由内层涂料和外层涂料组成的；
所述内层涂料是由以下重量份的原料制得的：硫铝酸盐水泥熟料20.00份、粉煤灰6.00份、三甲氧基硅烷8.00份、正硅酸乙酯4.00份、含氟硅烷1.00份，无水乙醇30.00份、氨水7.00份；
所述外层涂料是由以下重量份的原料制得的：硅酸盐水泥熟料3.00份、硅灰4.00份、三甲氧基硅烷5.00份、正硅酸乙酯8.00份、无水乙醇40.00份、氨水10.00份；
所述的，硫铝酸盐水泥熟料的粒径为13.00μm；硅酸盐水泥熟料的粒径为40.00μm；
所述的，硅灰的粒径为0.05μm。
所述的，粉煤灰的粒径为0.50μm。
所述的，氨水的质量分数为30％。
所述的，含氟硅烷为十七氟癸基三乙氧基硅烷。
一种具有持久超疏水性的水泥基涂料在建筑外墙上的应用。
所述的，具有持久超疏水性的水泥基在建筑外墙上的应用，是由以下步骤获得的：
1)将硫铝酸盐水泥、粉煤灰置于球磨机中，以350r/min的速度研磨1h，得粉粉；将无水乙醇、氨水在三口烧瓶中充分混合15min，之后依次加入正硅酸乙酯和三甲氧基硅烷，在60℃反应2h，，得液料；将粉料和液料置于搅拌机中，依次加入分散剂、消泡剂，以550r/min的速度搅拌5min，最后静置5min，制得内层涂料；
2)将内层涂料喷涂在建筑外墙上，厚度为80μm；喷涂完12h后，采用抛光打磨机，以48000r/min的速度打磨20min；
3)将硅酸盐水泥、硅灰置于球磨机中，以350r/min的速度研磨1h，得粉粉；将无水乙醇、氨水在三口烧瓶中充分混合15min，之后依次加入正硅酸乙酯、三甲氧基硅烷，在60℃反应3h，再加入含氟硅烷，继续保温反应4h，得液料；将粉料和液料置于搅拌机中，依次加入分散剂、消泡剂，以550r/min的速度搅拌2min，最后静置5min，制得外层涂料；
4)待步骤2)打磨完成后1h，喷涂外层涂料，喷涂厚度为30μm,待涂层固化，即得具有持久超疏水性的水泥基涂层。
实施例2
一种具有持久超疏水性的水泥基涂料，是由内层涂料和外层涂料组成的；
所述内层涂料是由以下重量份的原料制得的：硫铝酸盐水泥熟料25.00份、粉煤灰4.00份、三甲氧基硅烷6.00份、正硅酸乙酯2.00份、含氟硅烷2.00份，无水乙醇15.00份、氨水5.00份，适量水；
所述外层涂料是由以下重量份的原料制得的：硅酸盐水泥熟料6.00份、硅灰2.00份、三甲氧基硅烷4.00份、正硅酸乙酯3.00份、无水乙醇45.00份、氨水8.00份；
所述的，硫铝酸盐水泥熟料的粒径为25.00μm；硅酸盐水泥熟料的粒径为18.00μm；
所述的，硅灰的粒径为0.10μm。
所述的，粉煤灰的粒径为20.00μm。
所述的，氨水的质量分数为30％。
所述的，含氟硅烷为三氟丙基甲基二氯硅烷。
一种具有持久超疏水性的水泥基涂料在建筑外墙上的应用。
所述的，具有持久超疏水性的水泥基在建筑外墙上的应用，是由以下步骤获得的：
1)将硫铝酸盐水泥、粉煤灰置于球磨机中，以350r/min的速度研磨1h，得粉粉；将无水乙醇、氨水在三口烧瓶中充分混合18min，之后依次加入正硅酸乙酯和三甲氧基硅烷，在60℃反应4h，，得液料；将粉料和液料置于搅拌机中，依次加入分散剂、消泡剂，以550r/min的速度搅拌2min，最后静置5min，制得内层涂料；
2)将内层涂料喷涂在建筑外墙上，厚度为100μm；喷涂完14h后，采用抛光打磨机，以48000r/min的速度打磨30min；
3)将硅酸盐水泥、硅灰置于球磨机中，以350r/min的速度研磨1h，得粉粉；将无水乙醇、氨水在三口烧瓶中充分混合18min，之后依次加入正硅酸乙酯、三甲氧基硅烷，在60℃反应1h，再加入含氟硅烷，继续保温反应2h，得液料；将粉料和液料置于搅拌机中，依次加入分散剂、消泡剂，以550r/min的速度搅拌3min，最后静置5min，制得外层涂料；
4)待步骤2)打磨完成后3h，喷涂外层涂料，喷涂厚度为40μm，待涂层固化，即得具有持久超疏水性的水泥基涂层。
实施例3
一种具有持久超疏水性的水泥基涂料，是由内层涂料和外层涂料组成的；
所述内层涂料是由以下重量份的原料制得的：硫铝酸盐水泥熟料30.00份、粉煤灰2.00份、三甲氧基硅烷2.00份、正硅酸乙酯5.00份、含氟硅烷3.00份，无水乙醇20.00份、氨水10.00份，适量水；
所述外层涂料是由以下重量份的原料制得的：硅酸盐水泥熟料8.00份、硅灰3.00份、三甲氧基硅烷8.00份、正硅酸乙酯10.00份、无水乙醇20.00份、氨水12.00份；
所述的，硫铝酸盐水泥熟料的粒径为32.00μm；硅酸盐水泥熟料的粒径为40.00μm；
所述的，硅灰的粒径为0.20μm。
所述的，粉煤灰的粒径为45.00μm。
所述的，氨水的质量分数为30％。
所述的，含氟硅烷为十三氟辛基三乙氧基硅烷中。
一种具有持久超疏水性的水泥基涂料在建筑外墙上的应用。
所述的，具有持久超疏水性的水泥基在建筑外墙上的应用，是由以下步骤获得的：
1)将硫铝酸盐水泥、粉煤灰置于球磨机中，以350r/min的速度研磨1h，得粉粉；将无水乙醇、氨水在三口烧瓶中充分混合20min，之后依次加入正硅酸乙酯和三甲氧基硅烷，在60℃反应5h，，得液料；将粉料和液料置于搅拌机中，依次加入分散剂、消泡剂，以550r/min的速度搅拌3min，最后静置5min，制得内层涂料；
2)将内层涂料喷涂在建筑外墙上，厚度为120μm；喷涂完18h后，采用抛光打磨机，以48000r/min的速度打磨40min；
3)将硅酸盐水泥、硅灰置于球磨机中，以350r/min的速度研磨1h，得粉粉；将无水乙醇、氨水在三口烧瓶中充分混合20min，之后依次加入正硅酸乙酯、三甲氧基硅烷，在60℃反应1h-3h，再加入含氟硅烷，继续保温反应3h，得液料；将粉料和液料置于搅拌机中，依次加入分散剂、消泡剂，以550r/min的速度搅拌5min，最后静置5min，制得外层涂料；
4)待步骤2)打磨完成后4h，喷涂外层涂料，喷涂厚度为50μm,待涂层固化，即得具有持久超疏水性的水泥基涂层。
性能测试
对实施例1-3以及市场份额较大的两种超疏水性涂料a、b这5类涂料，分别根据gb/t1768-1979漆膜耐磨性测定法、gb/t1732-1993漆膜耐冲击测定法进行涂料的耐磨性能、耐冲击性能的处理，并对测试完成后的试样进行润湿角的测试，具体试验结果如下表1所示。
表15种涂料的超疏水性能
对实施例1-3及a、b这5类涂料，由表1可得，具有持久超疏水性的水泥基涂料(实施例1、例2及例3)的在未经任何处理、耐磨性测试处理后、耐冲击测试处理后均有更大的静态接触角(远大于150°)和更小的动态滚动角(小于5°)，而a、b经耐磨性测试及耐冲击测试处理后的静态接触角则小于150°，且其动态滚动角大于5°。这说明实施例1、例2及例3的超疏水性能在受到外界因素的干扰时，其超疏水性能更稳定；而及市场份额较大的两种超疏水性涂料a、b的超疏水性能则不够稳定，易被破坏。
对实施例1-3以及市场份额较大的两种超疏水性涂料a、b这5类涂料进行了模拟工程应用，分别对其30d，90d，120d及360d后的超疏水性能测试，具体试验结果如下表2所示。
表15种涂料的超疏水性能
对实施例1-3及a、b这5类涂料，由表2可得，具有持久超疏水性的水泥基涂料(实施例1、例2及例3)的在360d后仍有更大的静态接触角(远大于150°)和更小的动态滚动角(小于5°)，而a、b在30d后的超疏水性能已明显减弱，90d后则不具备超疏水性能。这说明实施例1、例2及例3的超疏水性相比市场份额较大的两种超疏水性涂料a、b更持久。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。