第十四届全国表面工程大会

535 / 2023-03-21 21:12:28

超疏水氯氧镁复合材料的制备与性能研究

超疏水；氯氧镁复合材料；耐水性；防结冰；抗冻

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氯氧镁（MOC）水泥材料因其超高强度的特点备受特种建筑材料研究领域重视，但其耐水性差的缺陷严重限制了其在高湿、高寒环境的应用。受启发于“荷叶效应”，通过对MOC水泥基体进行超疏水改性，制备了具有超疏水功能的MOC复合材料，显著改善了材料的耐水性、防结冰和抗冻性能。采用端羟基聚二甲基硅氧烷对MOC水泥基体进行了改性，有效降低了材料的表面能。利用模板法，在材料表面形成微米级结构，结合MOC材料本征的纳米级针状晶体结构，形成了微纳二尺度粗糙结合。在低表面能改性和粗糙表面的复合作用下，制备的MOC具备优异的超疏水特性，接触角大于150°，滚动角小于10°。表面具备优异的机械稳定性和耐腐蚀性能，能够禁受住数十次砂纸打磨、沙粒冲击和酸碱腐蚀。复合材料还具有整体超疏水能力，即使冲击破坏后的样品内部也能展现出超疏水功能，主要是得益于材料破碎时形成的不规则微纳结构。在对样品进行了14天泡水实验后，材料的软化系数能达到95%以上，相比于未改性样品（软化系数30%以下）的耐水性得到了较大的提高。在高寒高湿环境中，超疏水MOC复合材料具备优良的防结冰能力，能够使得过冷水滴滚落倾斜表面，防止冻雨结冰。此外，在数十次冻融循环后，复合材料的强度并未出现下降，表现出了较好的抗冻性能。