[发明专利]一种超疏水自发光氯氧镁水泥复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超疏水自发光氯氧镁水泥复合材料及其制备方法，以三甲氧基(1H,1H,2H,2H‑十七氟癸基)硅烷和端羟基聚二甲基硅氧烷中低表面能的全氟基团和甲基实现氯氧镁水泥的疏水改性，并以砂纸作为模板在水泥材料表面构筑粗糙的微结构，制备超疏水氯氧镁水泥材料，具备优异的超疏水特性，此外，复合材料掺入稀土发光粉末，使复合材料具备较好的自发光性能，具有较好的耐磨和酸碱腐蚀能力，在经砂纸打磨和强酸、强碱腐蚀后，仍然能够保持超疏水性能，由于水泥复合材料的主要强度相被疏水的端羟基聚二甲基硅氧烷和三甲氧基(1H,1H,2H,2H‑十七氟癸基)硅烷保护起来，大大提升了耐水性，具备广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及氯氧镁水泥复合材料制备领域，尤其涉及一种超疏水自发光氯氧镁水泥复合材料及其制备方法。

背景技术

氯氧镁水泥具有强度高、耐磨损、耐火性能和保温性能好等一系列优点，且在生产过程中低耗能、不产生二氧化碳，被视为一种波特兰水泥的替代材料。但氯氧镁水泥材料的广泛应用受到了其耐水性差的缺陷的限制。据报道，以磷酸和磷酸盐为代表的无机改性剂表现出了对氯氧镁水泥耐水性的增强效果，但由于此类无机改性剂自身是亲水的，改性后的氯氧镁水泥在水中长期浸泡后，机械性能仍会有明显的下降。氯氧镁水泥耐水性差的根本原因在于其主要强度相(518相，简称5相)遇水后会水解成为结构疏松的氢氧化镁，导致材料强度下降。

近年来，由疏水材料和粗糙表面构造而成的超疏水表面因具有自清洁、易于除冰等功能而受到了广泛的关注。超疏水表面通常具有脆弱的微结构，在恶劣的外界环境中(例如冲击、摩擦、酸碱腐蚀)容易丧失超疏水能力。若能实现氯氧镁水泥材料的超疏水，既可以克服氯氧镁水泥耐水性差的问题，又可以利用氯氧镁水泥自身优良的机械性能，提升超疏水表面在恶劣环境中的耐久性。

传统水泥材料的功能相对单一，已经不能满足一些特定环境对建筑材料的需求，发光水泥材料可以实现建筑装饰、夜间标记等功能。自发光材料能够发出不同的绚丽颜色的光芒，发光时间长、亮度大，还具有环保、节能的特点，受到了广泛的关注。将其用于改性水泥材料，制作发光标志，可以为电力比较缺乏的偏远地区的道路照明提供便利，提升夜间车辆和行人的出行的安全性。

中国专利CN108247820B公开了一种具有超疏水表面的氯氧镁水泥及其纳米铸造制备工艺，该方法使用具有砂纸表面微结构的硅胶模板作为水泥浇筑的模具，制备具有超疏水表面的氯氧镁水泥材料。

但是，现有的纳米铸造技术制备的具有超疏水表面的氯氧镁水泥仅仅实现了表面超疏水，但其材料的本质仍然是亲水的。只能够使水滴滚落，不附着，防止水滴的侵蚀。但是材料长时间浸泡，仍会降低材料的强度，因为内部材料的本质仍然是亲水的。所以单纯的结构设计是不够的，还需使得材料本身疏水，才能够彻底提升材料的耐水性能。

此外，目前还没有发现氯氧镁水泥发光改性的相关报道。

本申请以三甲氧基(1H,1H,2H,2H-十七氟癸基)硅烷作为端羟基聚二甲基硅氧烷的固化剂，进行氯氧镁水泥复合材料改性，利用三甲氧基(1H,1H,2H,2H-十七氟癸基)硅烷和端羟基聚二甲基硅氧烷中低表面能的全氟基团和甲基实现氯氧镁水泥的疏水改性，并以砂纸作为模板在水泥材料表面构筑粗糙的微结构，制备超疏水氯氧镁水泥材料，水滴在材料表面的接触角大于150°，滚动角小于10°，具备良好的超疏水特性，此外，复合材料掺入稀土发光粉末，使复合材料具备较好的自发光性能，具有较好的耐磨和酸碱腐蚀能力，在经砂纸打磨和强酸、强碱腐蚀后，仍然能够保持超疏水性能，由于水泥复合材料的主要强度相被疏水的端羟基聚二甲基硅氧烷和三甲氧基(1H,1H,2H,2H-十七氟癸基)硅烷保护起来，大大提升了耐水性。

发明内容