本發(fā)明涉及綜合管廊防水技術領域。具體來說，本發(fā)明涉及一種超疏水含氟水泥基涂料及其制備方法。
背景技術：
綜合管廊就是地下城市管道綜合走廊，即在城市地下建造一個隧道空間，將電力、通信、燃氣、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，設有專門的檢修口、吊裝口和監(jiān)測系統(tǒng)，實施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設計、統(tǒng)一建設和管理。綜合管廊可避免不同單位對“拉鏈式”馬路的重復開挖、可集約地利用地下空間且節(jié)約管線建設資金。
阻礙綜合管廊大規(guī)模建設的原因之一就是管廊的防水問題。管廊建設的安全使用壽命要達到100年，但大量案例事實表明管廊隧道滲漏現(xiàn)象嚴重。滲漏水引起混凝土腐蝕、鋼筋銹蝕等，這會造成嚴重的安全事故和巨大經(jīng)濟損失。
現(xiàn)有技術中，通過對管廊主體結構進行多重防水處理來提高管廊的防水性能。但防水材料與水泥粘結性不好，容易脫落。且防水材料層一旦在后續(xù)施工中被破壞，則使得管廊整體的防水設施形同虛設，沒有從根本上解決管廊防水的問題。
為此，本領域需要一種用于管廊防水的超疏水含氟水泥基涂料及其制備方法。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明之目的在于提供一種超疏水含氟水泥基涂料，從而解決現(xiàn)有技術中的上述技術問題。所述超疏水含氟水泥基涂料包括乙烯基硅烷預聚體以及含氟硅烷單體。乙烯基硅烷預聚體在催化劑作用下可進一步聚合和交聯(lián)，在水泥基涂料中形成互連貫穿網(wǎng)絡。此外，乙烯基硅烷預聚體水解后形成的硅醇、含氟硅單體水解后形成的含氟硅醇可與水泥水解形成的含羥基的硅酸鈣納米顆粒發(fā)生縮合反應，從而在硅酸鈣納米顆粒包覆大量的含氟疏水基團，使得水泥基涂料整體呈現(xiàn)超疏水性質(zhì)。另外，本發(fā)明的水泥基涂料中使用改性廢舊水泥作為水泥組分，這不僅確保了與管廊主體的良好粘結性，還大大增強了水泥基涂料的強度，顯著提高了管廊的耐久性。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供下述技術方案。
在第一方面中，本發(fā)明提供一種超疏水含氟水泥基涂料，所述超疏水含氟水泥基涂料可包括下述組分：水泥粉末；乙烯基三乙氧基硅烷預聚體；十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷；以及氯鉑酸。
在第一方面的一種實施方式中，所述水泥粉末可包括廢舊水泥粉末。
在第一方面的另一種實施方式中，所述乙烯基三乙氧基硅烷預聚體通過在引發(fā)劑和氯鉑酸存在下，使乙烯基三乙氧基硅烷進行自由基聚合來制備。
在第一方面的另一種實施方式中，所述引發(fā)劑包括偶氮二異丁腈或過氧化二苯甲酰。
在第一方面的另一種實施方式中，所述乙烯基三乙氧基硅烷預聚體的粘度為10cp-150cp。
在第一方面的另一種實施方式中，所述超疏水含氟水泥基涂料包括下述組分：
水泥粉末，100重量份；
乙烯基三乙氧基硅烷預聚體，10-20重量份；
十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，10-50重量份；以及
氯鉑酸，0.1-2重量份，
其中氯鉑酸的含量不包括制備乙烯基三乙氧基硅烷預聚體時所添加的氯鉑酸。
在第二方面中，本發(fā)明提供一種制備如第一方面所述的超疏水含氟水泥基涂料的方法，所述方法可包括下述步驟：
(1)制備乙烯基三乙氧基硅烷預聚體；以及
(2)混合乙烯基三乙氧基硅烷預聚體、水泥粉末、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷以及氯鉑酸。
在第二方面的一種實施方式中，所述步驟(1)可包括通過在引發(fā)劑和氯鉑酸存在下，使乙烯基三乙氧基硅烷進行自由基聚合來制備乙烯基三乙氧基硅烷預聚體，且當乙烯基三乙氧基硅烷預聚體的粘度達到10cp-150cp時停止反應。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：(1)因為乙烯基三乙氧基硅烷預聚體可在施工后繼續(xù)發(fā)生聚合和交聯(lián)，且乙烯基三乙氧基硅烷預聚體水解后形成的硅醇、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷水解后形成的含氟硅醇和水泥水解形成的含羥基的硅酸鈣納米顆粒發(fā)生縮合反應，從而在硅酸鈣納米顆粒包覆大量的含氟疏水基團，使得水泥基涂料整體呈現(xiàn)超疏水性質(zhì)；(2)本發(fā)明的水泥基涂料中使用改性廢舊水泥作為水泥組分，這不僅確保了與管廊主體的良好粘結性，還大大增強了水泥基涂料的強度，顯著提高了管廊的耐久性。
具體實施方式
下面將結合本發(fā)明的實施例，對本發(fā)明的技術方案進行清楚和完整的描述。
管廊的防滲透防水性能對確保管廊的使用壽命至關重要?，F(xiàn)有技術不能完全解決這個問題，因此本領域需要一種超疏水含氟水泥基涂料及其制備方法。
本發(fā)明之目的在于提供一種超疏水含氟水泥基涂料，所述超疏水含氟水泥基涂料包括乙烯基硅烷預聚體以及含氟硅烷單體。乙烯基硅烷預聚體在催化劑作用下可進一步聚合和交聯(lián)，在水泥基涂料中形成互連貫穿網(wǎng)絡。此外，乙烯基硅烷預聚體水解后形成的硅醇、含氟硅單體水解后形成的含氟硅醇可與水泥水解形成的含羥基的硅酸鈣納米顆粒發(fā)生縮合反應，從而在硅酸鈣納米顆粒包覆大量的含氟疏水基團，使得水泥基涂料整體呈現(xiàn)超疏水性質(zhì)。
就本發(fā)明而言，施工時，乙烯基三乙氧基硅烷預聚體在氯鉑酸的催化下將進一步聚合，形成貫穿水泥顆粒的聚合物網(wǎng)絡。同時，因為將粘度控制為10cp-150cp，分子量較低，所以乙烯基三乙氧基硅烷預聚體將發(fā)生水解，形成相應的硅醇。類似地，十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷也將發(fā)生水解，形成相應的含氟硅醇。改性水泥粉末水化后的c-s-h凝膠體水解后獲得帶有羥基的硅酸鈣納米顆粒。這三種水解產(chǎn)物在催化劑氯鉑酸的催化作用下，通過羥基官能團相互之間發(fā)生復雜的縮合反應，最終在硅酸鈣納米顆粒表面形成大量含氟疏水基團，進而使得本發(fā)明的水泥基涂料整體上呈現(xiàn)超疏水性。
另外，本發(fā)明的水泥基涂料中使用改性廢舊水泥作為水泥組分，這不僅確保了與管廊主體的良好粘結性，還大大增強了水泥基涂料的強度，使得水泥基涂料在后續(xù)的施工中不容易受到破壞，從而顯著提高了管廊的耐久性。
在第一方面中，本發(fā)明提供一種超疏水含氟水泥基涂料，所述超疏水含氟水泥基涂料可包括下述組分：水泥粉末；乙烯基三乙氧基硅烷預聚體；十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷；以及氯鉑酸。
在第一方面的一種實施方式中，所述水泥粉末包括廢舊水泥粉末。
在第一方面的另一種實施方式中，所述乙烯基三乙氧基硅烷預聚體通過在引發(fā)劑和氯鉑酸存在下，使乙烯基三乙氧基硅烷進行自由基聚合來制備。
在第一方面的另一種實施方式中，所述引發(fā)劑包括偶氮二異丁腈或過氧化二苯甲酰。
在第一方面的另一種實施方式中，所述乙烯基三乙氧基硅烷預聚體的粘度為10cp-150cp。
在第一方面的另一種實施方式中，所述超疏水含氟水泥基涂料包括下述組分：
水泥粉末，100重量份；
乙烯基三乙氧基硅烷預聚體，10-20重量份；
十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，10-50重量份；以及
氯鉑酸，0.1-2重量份，
其中氯鉑酸的含量不包括制備乙烯基三乙氧基硅烷預聚體時所添加的氯鉑酸。
在第二方面中，本發(fā)明提供一種制備如第一方面所述的超疏水含氟水泥基涂料的方法，所述方法可包括下述步驟：
(1)制備乙烯基三乙氧基硅烷預聚體；以及
(2)混合乙烯基三乙氧基硅烷預聚體、水泥粉末、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷以及氯鉑酸。
在第二方面的一種實施方式中，所述步驟(1)可包括通過在引發(fā)劑和氯鉑酸存在下，使乙烯基三乙氧基硅烷進行自由基聚合來制備乙烯基三乙氧基硅烷預聚體，且當乙烯基三乙氧基硅烷預聚體的粘度達到10cp-150cp時停止反應。
實施例1
本實施例涉及超疏水含氟水泥基涂料及其制備方法。
研磨水泥粉末，利用篩孔孔徑為80微米的水泥水篩進行篩選，干燥后得到水泥粉末，并用密封袋封裝待用。
使用偶氮二異丁腈作為引發(fā)劑，氯鉑酸作為催化劑，在50℃下于甲苯中使乙烯基三乙氧基硅烷進行聚合。當聚合反應生成的乙烯基三乙氧基硅烷預聚體粘度達到10cp時，停止反應，取出預聚體并冷卻至室溫備用。
超聲混合100重量份水泥粉末，10重量份乙烯基三乙氧基硅烷預聚體，10重量份十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，以及0.1重量份氯鉑酸，得到根據(jù)實施例1的超疏水含氟水泥基涂料。
將水泥基材在本實施例的超疏水含氟水泥基涂料中繼續(xù)超聲處理30-45分鐘，室溫干燥12小時，形成超疏水涂層。該涂層的純水接觸角為158.38°。
實施例2
本實施例涉及超疏水含氟水泥基涂料及其制備方法。
研磨廢舊水泥小塊，利用篩孔孔徑為80微米的水泥水篩進行篩選，干燥后得到廢舊水泥粉末，并用密封袋封裝待用。
使用過氧化二苯甲酰作為引發(fā)劑，氯鉑酸作為催化劑，在45℃下于甲苯中使乙烯基三乙氧基硅烷進行聚合。當聚合反應生成的乙烯基三乙氧基硅烷預聚體粘度達到50cp時，停止反應，取出預聚體并冷卻至室溫備用。
超聲混合100重量份水泥粉末，10重量份乙烯基三乙氧基硅烷預聚體，50重量份十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，以及1重量份氯鉑酸，得到根據(jù)實施例2的超疏水含氟水泥基涂料。
將水泥基材在本實施例的超疏水含氟水泥基涂料中繼續(xù)超聲處理30-45分鐘，室溫干燥12小時，形成超疏水涂層。該涂層的純水接觸角為160.38°。
實施例3
本實施例涉及超疏水含氟水泥基涂料及其制備方法。
研磨水泥粉末，利用篩孔孔徑為80微米的水泥水篩進行篩選，干燥后得到水泥粉末，并用密封袋封裝待用。
使用偶氮二異丁腈作為引發(fā)劑，氯鉑酸作為催化劑，在80℃下于甲苯中使乙烯基三乙氧基硅烷進行聚合。當聚合反應生成的乙烯基三乙氧基硅烷預聚體粘度達到150cp時，停止反應，取出預聚體并冷卻至室溫備用。
超聲混合100重量份水泥粉末，20重量份乙烯基三乙氧基硅烷預聚體，10重量份十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，以及2重量份氯鉑酸，得到根據(jù)實施例1的超疏水含氟水泥基涂料。
將水泥基材在本實施例的超疏水含氟水泥基涂料中繼續(xù)超聲處理30-45分鐘，室溫干燥12小時，形成超疏水涂層。該涂層的純水接觸角為159.38°。
實施例4
本實施例涉及超疏水含氟水泥基涂料及其制備方法。
研磨水泥粉末，利用篩孔孔徑為80微米的水泥水篩進行篩選，干燥后得到水泥粉末，并用密封袋封裝待用。
使用偶氮二異丁腈作為引發(fā)劑，氯鉑酸作為催化劑，在50℃下于甲苯中使乙烯基三乙氧基硅烷進行聚合。當聚合反應生成的乙烯基三乙氧基硅烷預聚體粘度達到10cp時，停止反應，取出預聚體并冷卻至室溫備用。
超聲混合100重量份水泥粉末，15重量份乙烯基三乙氧基硅烷預聚體，30重量份十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，以及1.5重量份氯鉑酸，得到根據(jù)實施例4的超疏水含氟水泥基涂料。
將水泥基材在本實施例的超疏水含氟水泥基涂料中繼續(xù)超聲處理30-45分鐘，室溫干燥12小時，形成超疏水涂層。該涂層的純水接觸角為158.78°。
上述對實施例的描述是為了便于本技術領域的普通技術人員能理解和應用本發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其它實施例中而不必付出創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明披露的內(nèi)容，在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下做出的改進和修改都本發(fā)明的范圍之內(nèi)。