[發明專利]含有納米鉆石烯的水泥基復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710334513.X
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107117900A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 劉永奇;李盟;武艷強;尹維召;文炯
• 申請（專利權）人: 鄭州人造金剛石及制品工程技術研究中心有限公司
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B20/02;C04B14/02
• 代理公司: 鄭州立格知識產權代理有限公司41126
• 代理人: 田小伍

1.一種含有納米鉆石烯的水泥基復合材料，其特征在于，由以下重量份數的原料組成：水泥1-2份，鋼纖維0.003-0.05份，納米鉆石烯0.02-0.08份，水0.2-0.6份，摻合料0.25-0.45份，高性能減水劑0.001-0.003份，石英砂0.4-0.5份，碳纖維0.006-0.07份。

2.根據權利要求1所述的含有納米鉆石烯的水泥基復合材料，其特征在于，所述的納米鉆石烯為改性的納米鉆石烯，由以下方法制得：

a.超聲波堿洗：將納米鉆石烯放入裝有堿液的超聲波清洗機中，超聲波頻率為35-45KHz，堿液為濃度10%-12%的NaOH水溶液，堿洗溫度為50-60℃，旋轉攪拌，攪拌速度為35-40rpm，清洗20-30min；

b.超聲波水洗：將堿洗后的納米鉆石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30-40KHz，攪拌速度為25-30rpm，攪拌時間為15-20min，取上層清液測量pH值，反復清洗直至pH=7；

c.酸洗活化：將經過清洗后的納米鉆石稀加入酸洗液中，所述的酸洗液為濃度25%-30%的硝酸溶液，酸洗溫度為25-30℃，旋轉攪拌，攪拌速度為30-35rpm，攪拌15-20min；

d.超聲波水洗：將酸洗后的納米鉆石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30-35KHz，旋轉攪拌，攪拌速度為10-20rpm，攪拌15-20min，取上層清液測量pH值，反復清洗直至pH=7；

e.將步驟d的納米鉆石烯放入裝有無水乙醇的超聲波清洗機中攪拌，在超聲波頻率為30-35KHz，攪拌速度為2500-3000rpm的條件下，加入硅烷偶聯劑，攪拌20-30min，然后將其放入真空烘箱內，在120-150℃下，烘干得改性后的納米鉆石烯；

所述的納米鉆石烯與乙醇的用量比為2-3g:100ml；所述的硅烷偶聯劑的質量為納米鉆石烯質量的3-7%。

3.根據權利要求2所述的含有納米鉆石烯的水泥基復合材料，其特征在于，所述的硅烷偶聯劑為KH550。

4.根據權利要求1所述的含有納米鉆石烯的水泥基復合材料，其特征在于，所述的納米鉆石烯粒度配比為20nm︰30nm︰40nm=(4-5) ︰(3-4) ︰(1-2)。

5.根據權利要求1所述的含有納米鉆石烯的水泥基復合材料，其特征在于，所述的鋼纖維為直徑0.1-0.2mm、長度8-10mm、抗拉強度1800-2200MPa的鍍銅鋼纖維。

6.根據權利要求1所述的含有納米鉆石烯的水泥基復合材料，其特征在于，所述的碳纖維長度為3-5mm，公稱直徑為2-5um。

7.根據權利要求1所述的含有納米鉆石烯的水泥基復合材料，其特征在于，所述的摻合料為硅灰或粉煤灰或者二者混合物。

8.根據權利要求7所述的含有納米鉆石烯的水泥基復合材料，其特征在于，所述的硅灰或者粉煤灰比表面積為2000-3500cm²/g。

9.根據權利要求1所述的含有納米鉆石烯的水泥基復合材料，其特征在于，所述的高性能減水劑為聚羥酸鹽減水劑；所述的水泥為硅酸鹽水泥。

10.根據權利要求1-9任一所述的含有納米鉆石烯的水泥基復合材料的制備方法，其特征在于，由以下步驟組成：

（1）將水和高性能減水劑以800-1000rpm的速度混合攪拌15-20min，然后加入納米鉆石烯以2500-3000rpm的速度攪拌20-30min，制得混合液；

（2）將水泥、摻合料、石英沙倒入球磨機研磨混合均勻，并在60-80℃下將其烘干，制得混合粉末；

（3）向步驟（2）的混合粉末邊攪拌邊中加入步驟（1）的混合液，直至混合物流化，得到水泥混合漿料，并將該水泥混合漿料喂入高剪切膠體磨中高速剪切5-15min；

（4）將鋼纖維和碳纖維加入到剪切后的混合漿液中進行磁力攪拌，攪拌速度為200-250rpm，攪拌20-30min后，得含有納米鉆石烯的水泥基復合材料。