利用疏水硅胶材料制备表面疏水水泥石材料的方法

摘要

本发明公开了一种利用疏水硅胶材料制备表面疏水水泥石材料的方法，以普通硅酸盐水泥为原料，以纳米材料为改性材料，以疏水硅胶材料为水泥水化硬化的基体，将硬化的水泥材料在水中养护后获得表面疏水的水泥石材料。水泥石材料表面的疏水性增加了水泥石材料的功能性，使水泥石及相关材料作为装饰材料，用途更广泛，附加值更高。本发明技术方法简单，可实施性强，有利于促进削减过剩的水泥产能，并使其产生新的价值。用纳米氧化硅作为改性材料制成的表面疏水水泥石材料，其表面与水的接触角为114.1°~123.0°。用纳米氧化钛作为改性材料制成的表面疏水水泥石材料，其表面与水的接触角为111.2°~122.3°。

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料技术领域，涉及一种利用疏水硅胶材料制备表面疏水水泥石材料的方法。

背景技术

我国水泥产业经过十几年的迅猛发展，在满足国民经济快速发展需要的前提下，水泥产能随之过剩。未能及时利用的水泥，放置过程中可与空气中的水分等物质发生反应，使水泥的性能发生不同程度的降低，无法根据原参数对其进行利用，所以，过剩的水泥产能不但是对空间资源的极大占用，也是对矿产资源的极大浪费。因此，如何科学削减过剩的水泥产能成为生态文明建设进程中急需解决的难题。

抛光水泥石及相关材料作为室内装饰材料，由于成本低、制备过程简单、造型丰富多变等特点，逐渐受到设计师和消费者的青睐。疏水性能有利于材料表面的防水和清洁。此外，在科学研究中，水泥石自然生成的光滑表面，不需要表面抛光处理，更有利于水泥石表面的微观观测和分析。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用疏水硅胶材料制备表面疏水水泥石材料的方法，水泥石材料表面的疏水性增加了水泥石材料的功能性，使水泥石及相关材料作为装饰材料，用途更广泛，附加值更高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用疏水硅胶材料制备表面疏水水泥石材料的方法，以普通硅酸盐水泥为原料，以纳米材料为改性材料，以疏水硅胶材料表面为水泥水化硬化的基体，将硬化的水泥材料在水中养护后获得表面疏水的水泥石材料。具体实施步骤如下：

一、将纳米材料与水泥混合，用电动搅拌机将粉体均匀搅拌3~5min，然后加入减水剂搅拌2~3min，最后加入水均匀搅拌4~5min，得到水泥浆体。

二、以表面疏水的硅胶材料作为水泥水化硬化的基体，将水泥浆体放置在疏水硅胶材料表面，使水泥浆体能够在硅胶材料表面水化硬化，水泥的上表面用保鲜模覆盖，16~24小时后，获得已硬化水泥石材料。

三、将水泥石材料放在水中进行养护3~28天，获得具有表面疏水性能的水泥石材料。

本发明中，所述水泥为普通硅酸盐水泥。

本发明中，所述纳米材料为纳米氧化硅或纳米氧化钛。

本发明中，所述纳米材料的加入量为水泥和纳米材料总质量的0.5~2.5%。

本发明中，所述水与水泥和纳米材料总和的质量比为0.3~0.5。

本发明中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，其加入量为水泥和纳米材料总质量的0.5%。

本发明具有如下优点：

（1）制成的水泥石材料具有光滑表面，不需要对材料进行抛光处理，即可直接用于表面的微观观测，有利于对水泥石表面的微观观测和科学研究。

（2）用纳米氧化硅作为改性材料制成的表面疏水水泥石材料，其表面与水的接触角为114.1°~123.0°。用纳米氧化钛作为改性材料制成的表面疏水水泥石材料，其表面与水的接触角为111.2°~122.3°。

（3）水泥石材料表面的疏水性增加了水泥石材料的功能性，使水泥石及相关材料作为装饰材料，用途更广泛，附加值更高。

（4）本发明技术方法简单，可实施性强，有利于促进削减过剩的水泥产能，并使其产生新的价值。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

实施例1：

首先，先将纳米氧化硅与水泥混合，控制纳米氧化硅的加入量为水泥和纳米氧化硅总质量的0.5%，用电动搅拌机将粉体均匀搅拌3~5min。然后加入聚羧酸减水剂，控制聚羧酸减水剂的加入量为水泥和纳米氧化硅总质量的0.5%，搅拌2~3min。最后加入水均匀搅拌4~5min，水与水泥和纳米氧化硅总量的质量比为0.3。将获得的水泥浆体放置在疏水硅胶材料表面，水泥的上表面用保鲜模覆盖。16小时后，获得硬化的水泥石材料，将其放在水中养护13天。水与实验制成的水泥材料表面的接触角为123.0°（＞90°），表面具有疏水性。

实施例2：

首先，先将纳米氧化硅与水泥混合，控制纳米氧化硅的加入量为水泥和纳米氧化硅总质量的1.5%，用电动搅拌机将粉体均匀搅拌3~5min。然后加入聚羧酸减水剂，控制聚羧酸减水剂的加入量为水泥和纳米氧化硅总质量的0.5%，搅拌2~3min。最后加入水均匀搅拌4~5min，水与水泥和纳米氧化硅总量的质量比为0.4。将获得的水泥浆体放置在疏水硅胶材料表面，水泥的上表面用保鲜模覆盖。18小时后，获得硬化的水泥石材料，将其放在水中养护28天。水与实验制成的水泥材料表面的接触角为114.1°（＞90°），表面具有疏水性。

实施例3：

首先，先将纳米氧化硅与水泥混合，控制纳米氧化硅的加入量为水泥和纳米氧化硅总质量的2.5%，用电动搅拌机将粉体均匀搅拌3~5min。然后加入聚羧酸减水剂，控制聚羧酸减水剂的加入量为水泥和纳米氧化硅总质量的0.5%，搅拌2~3min。最后加入水均匀搅拌4~5min，水与水泥和纳米氧化硅总量的质量比为0.5。将获得的水泥浆体放置在疏水硅胶材料表面，水泥的上表面用保鲜模覆盖。20小时后，获得硬化的水泥石材料，将其放在水中养护23天。水与实验制成的水泥材料表面的接触角为117.3°（＞90°），表面具有疏水性。

实施例4：

首先，先将纳米氧化钛与水泥混合，控制纳米氧化钛的加入量为水泥和纳米氧化钛总质量的0.5%，用电动搅拌机将粉体均匀搅拌3~5min。然后加入聚羧酸减水剂，控制聚羧酸减水剂的加入量为水泥和纳米氧化钛总质量的0.5%，搅拌2~3min。最后加入水均匀搅拌4~5min，水与水泥和纳米氧化钛总量的质量比为0.3。将获得的水泥浆体放置在疏水硅胶材料表面，水泥的上表面用保鲜模覆盖。22小时后，获得硬化的水泥石材料，将其放在水中养护8天。水与实验制成的水泥材料表面的接触角为111.2°（＞90°），表面具有疏水性。

实施例5：

首先，先将纳米氧化钛与水泥混合，控制纳米氧化钛的加入量为水泥和纳米氧化钛总质量的1.5%，用电动搅拌机将粉体均匀搅拌3~5min。然后加入聚羧酸减水剂，控制聚羧酸减水剂的加入量为水泥和纳米氧化钛总质量的0.5%，搅拌2~3min。最后加入水均匀搅拌4~5min，水与水泥和纳米氧化钛总量的质量比为0.5。将获得的水泥浆体放置在疏水硅胶材料表面，水泥的上表面用保鲜模覆盖。23小时后，获得硬化的水泥石材料，将其放在水中养护23天。水与实验制成的水泥材料表面的接触角为122.3°（＞90°），表面具有疏水性。

实施例6：

首先，先将纳米氧化钛与水泥混合，控制纳米氧化钛的加入量为水泥和纳米氧化钛总质量的2.5%，用电动搅拌机将粉体均匀搅拌3~5min。然后加入聚羧酸减水剂，控制聚羧酸减水剂的加入量为水泥和纳米氧化钛总质量的0.5%，搅拌2~3min。最后加入水均匀搅拌4~5min，水与水泥和纳米氧化钛总量的质量比为0.45。将获得的水泥浆体放置在疏水硅胶材料表面，水泥的上表面用保鲜模覆盖。24小时后，获得硬化的水泥石材料，将其放在水中养护18天。水与实验制成的水泥材料表面的接触角为116.2°（＞90°），表面具有疏水性。