[發明專利]一種單片氧化石墨烯／聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酰胺水相復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610936790.3
• 申請日: 2016-11-01
• 公開（公告）號: CN106633783B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 陳寶璠;卓玲
• 申請（專利權）人: 黎明職業大學
• 主分類號: C08L71/02
• 分類號: C08L71/02;C08K9/02;C08K7/00;C08K3/04;C08G65/333;C04B24/32
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明公開了一種單片氧化石墨烯/聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酰胺水相復合材料及其制備方法，所述的水相復合材料是由單片氧化石墨烯水相分散液和聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酰胺水溶液混合而成，其中，單片氧化石墨烯質量分數控制在0.1％～0.4％，聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酰胺質量分數控制在1％～4％。本發明的水相復合材料應用于水泥基材如水泥砂漿或水泥混凝土領域時，不僅解決了單片氧化石墨烯在水泥砂漿或水泥混凝土中有效分散問題，還可大幅提高水泥砂漿或水泥混凝土的強度韌性，進而改善其高脆性，降低其劣化，最終達到提高水泥砂漿或水泥混凝土耐久性能目的。

技術領域

本發明涉及建筑材料技術領域，尤其涉及一種單片氧化石墨烯/ 聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酰胺水相復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著亞洲基礎設施投資銀行正式投入營運和國家“一帶一路”戰略的深入落實，加快了公路、橋梁、機場、隧道、鐵道、水壩、海洋、港口及核電等重大工程項目的建設。水泥砂漿或水泥混凝土等因具有原料來源廣泛、價格低廉、制作工藝簡單等特點而成為亞洲乃至世界現代重大工程項目建設用量最大的建筑材料，尤其在國內，水泥砂漿或水泥混凝土用量已占到世界總用量的70％以上。隨著現代重大工程項目在不斷向大型化、復雜化和功能化轉型，極大地推動了水泥基材的技術進步。如何降低水泥砂漿或水泥混凝土劣化、提高水泥砂漿或水泥混凝土耐久性能、改善水泥砂漿或水泥混凝土物理力學性能、保證水泥砂漿或水泥混凝土工程質量已成為現代水泥基材技術領域的研究熱點和衡量水泥基材技術進步的重要內容。

水泥砂漿或水泥混凝土是一種復雜多相的脆性材料，其最大缺陷表現為高脆性及由此產生的大量微裂紋和滲透等問題，而高脆性及由此產生的微裂紋和滲透等缺陷很大程度上決定著水泥砂漿或水泥混凝土的耐久性行為。改善水泥砂漿或水泥混凝土的高脆性和最大限度地減少由此產生的微裂紋和滲透，是解決水泥砂漿或水泥混凝土劣化、提高水泥砂漿或水泥混凝土耐久性能根本所在。當前，克服水泥砂漿或水泥混凝土高脆性及由此產生的微裂紋和滲透，大多通過改進水泥砂漿或水泥混凝土原材料、采用不同配合比、摻合料、外加劑和制作工藝以及在水泥砂漿或水泥混凝土中添加增強材料或填充材料等方法來解決，雖然已取得一定效果，但也只是治標不治本，無法從根本上改變水泥砂漿或水泥混凝土微觀結構，水泥砂漿或水泥混凝土的高脆性及由此產生的微裂紋和滲透等缺陷依然存在。

氧化石墨烯是一種由穩定的C-C六元環構成的單層碳原子，在其單層分子結構上含有大量羧基、羥基、羰基、環氧基等含氧基團。氧化石墨烯因具有較大比表面積、較高強度和較強韌性等優異特性已被廣泛應用于高分子復合材料的改性中，但氧化石墨烯對水泥基材如水泥砂漿或水泥混凝土的改性研究仍然鮮有報告。

由于單片氧化石墨烯在添加量較低情況下，能夠促使水泥砂漿或水泥混凝土中的水泥水化產物形成花朵狀晶體，并向微裂紋等缺陷處生長，可及時“修補”水泥砂漿或水泥混凝土缺陷，不僅可以提高了水泥砂漿或水泥混凝土的抗壓強度，更重要的是能夠大幅提高水泥砂漿或水泥混凝土的拉伸和抗折強度，從而改善水泥砂漿或水泥混凝土高脆性，顯著提高水泥砂漿或水泥混凝土韌性，這對降低水泥砂漿或水泥混凝土劣化、提高水泥砂漿或水泥混凝土耐久性能具有重要意義。

單片氧化石墨烯由于具有極大比表面積，且片間又存在較大的分子間作用力而發生“聚集”。由于單片氧化石墨烯的“聚集”，將導致單片氧化石墨烯在水泥砂漿或水泥混凝土中難于均勻分散，從而限制了單片氧化石墨烯在水泥砂漿或水泥混凝土中的實際應用。研發和提供一種高分散的單片氧化石墨烯/聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酰胺水相復合材料，不僅解決了單片氧化石墨烯在水泥砂漿或水泥混凝土中有效分散問題，而且還能充分發揮單片氧化石墨烯對水泥砂漿或水泥混凝土微觀結構和強度韌性的調控作用。當在水泥砂漿或水泥混凝土中加入少量的該單片氧化石墨烯/聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酰胺水相復合材料后，利用單片氧化石墨烯的結構與性能，通過對水泥水化晶體形狀和排列方式進行調控，不僅改善了水泥砂漿或水泥混凝土的高脆性，而且提高了水泥砂漿或水泥混凝土的強度韌性等性能。

發明內容