[發(fā)明專利]一種改性纖維素納米晶增強水泥凈漿材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107473659B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設計）人: 黃進;李品一;夏濤;高山俊;謝東;孫章龍
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B28/02;C04B24/38
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 唐萬榮;官群

本發(fā)明涉及一種改性纖維素納米晶增強水泥凈漿材料及其制備方法，所述改性纖維素納米晶類增強水泥凈漿材料含有纖維素納米晶衍生物。其制備方法為：將纖維素納米晶衍生物與水混合，經均質處理、超聲處理后與水泥拌和，然后置于模具中養(yǎng)護，得到改性纖維素納米晶增強水泥凈漿材料。本發(fā)明通過表面化學修飾和適當均質、超聲的方法，進一步改善纖維素納米材料在水泥中的分散性，提高水泥的水化程度，提升水泥漿體的力學性能。纖維素納米晶衍生物的添加有利于水泥凈漿材料水化度的提高從而提高抗折強度，CNC?COOH或CNC?g?PEG摻量為0.20％時，水泥的3天強度分別提升了30％和40％，28天強度也有著15％和20％的提升。

技術領域

本發(fā)明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種改性纖維素納米晶增強水泥凈漿材料及其制備方法。

背景技術

隨著現代建筑向著大跨度、高層化方向的發(fā)展，對承重結構的混凝土性能要求越來越高。由于水泥或混凝土本身的抗折及承重性能不能滿足施工或者作為結構材料的要求，需要在其中添加增強纖維材料提高其強度等。傳統的增強材料如納米二氧化硅、鋼纖維、玻璃纖維或碳纖維等，都存在著諸如易被環(huán)境侵蝕、環(huán)境不友好、價格昂貴等弊病。

纖維素納米晶(CNC)是纖維素經過一定的酸水解處理后得到的納米尺度的棒狀纖維素結晶物，具有高強度、高模量和極高的比表面積，同時又對環(huán)境友好可再生，具有巨大的應用前景。將CNC添加到水泥凈漿中，可以有效提升水泥的水化程度從而提升混凝土的強度。但是添加時CNC易團聚，在水泥材料中極難分散，嚴重影響了對水泥材料的增強效果。

本發(fā)明將CNC表面改性為羧基化纖維素納米晶(CNC-COOH)和纖維素納米晶接枝聚乙二醇(CNC-g-PEG)，并將其添加在水泥凈漿中，相比未改性的CNC，CNC的表面改性衍生物在水中的分散性更好，因此在水泥基體中的分散也會更好；同時CNC衍生物對水的親和有所提升，有助于水分向未水化區(qū)域的擴散提升水化程度，因此能夠有效地提升水泥的水化程度從而提升水泥的力學性能。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種具有高強度的改性纖維素納米晶增強水泥凈漿材料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的技術方案是：

提供一種改性纖維素納米晶增強水泥凈漿材料，所述改性纖維素納米晶類增強水泥凈漿材料含有纖維素納米晶衍生物。

按上述方案，所述纖維素納米晶衍生物為羧基化纖維素納米晶(CNC-COOH)或纖維素納米晶接枝聚乙二醇(CNC-g-PEG)。

按上述方案，所述CNC-COOH的制備方法為：將CNC超聲分散于水中得到CNC分散液，然后將TEMPO和NaBr溶于水中得到的水溶液逐滴加入到CNC分散液中，再緩慢滴加NaClO溶液，室溫下反應3h，反應期間用NaOH溶液調節(jié)反應液pH值為10.0，加入乙醇停止反應，然后加入HCl溶液調節(jié)反應液pH值為5.0-6.0，攪拌反應30min，再經離心洗滌、干燥得到CNC-COOH。

按上述方案，所述CNC-g-PEG的制備方法為：將CNC-COOH分散于氨基化聚乙二醇水溶液中得到CNC-COOH分散液，調節(jié)分散液pH值為7.5-8.0，加入NHS和EDC，攪拌反應24h，隨后后處理得到CNC-g-PEG。

本發(fā)明還提供上述改性纖維素納晶增強水泥凈漿材料的制備方法，其步驟如下：將纖維素納米晶衍生物與水混合，經均質處理、超聲處理后與水泥拌和，然后置于模具中養(yǎng)護，得到改性纖維素納米晶增強水泥凈漿材料。

按上述方案，所述纖維素納米晶衍生物與水泥質量比為0.01-2:100。

優(yōu)選的是，所述纖維素納米晶衍生物與水泥質量比為0.10-0.50:100。

特別優(yōu)選的是，所述纖維素納米晶衍生物與水泥質量比為0.20:100。