[發(fā)明專利]納米碳材料-聚合物-硅酸鹽復(fù)合微納粒子成核劑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810325785.8
• 申請(qǐng)日: 2018-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN108483980B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔祥明;王琴;王健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B24/42
• 分類號(hào): C04B24/42;C04B28/04
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發(fā)明公開了一種納米碳材料?聚合物?硅酸鹽納米/微米粒子成核劑的制備方法，所述方法包括以下步驟：(1)納米碳材料的表面官能化；(2)納米材料的有機(jī)硅烷改性；(3)納米材料表面聚合物復(fù)合；(4)碳納米材料?聚合物復(fù)合物與硅酸鹽進(jìn)一步復(fù)合。所述方法制備的成核劑能改善水泥砂漿和混凝土的早期抗壓強(qiáng)度，還能提高水泥基構(gòu)件28天的抗壓和抗折強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水泥基材料外加劑技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于促進(jìn)水泥水化，改善水泥水化產(chǎn)物晶體繼而提高水泥基材料早期和后期強(qiáng)度的納米碳材料-聚合物-硅酸鹽納米/微米粒子成核劑的制備方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著道路、橋梁、水電站、機(jī)場(chǎng)和高速鐵路等基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)高性能混凝土的需求非常迫切。高性能混凝土在滿足強(qiáng)度要求的前提下還要滿足工作性、耐久性以及材料相容性等要求。此外，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，混凝土或預(yù)制構(gòu)件在生產(chǎn)制備過(guò)程中，如何最小限度地消耗自然資源也成了科學(xué)家普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。由此可見，現(xiàn)代混凝土在生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程中，新的問(wèn)題層出不窮，強(qiáng)度以及耐久性問(wèn)題是水泥基材料研究中永恒的課題。混凝土作為一種典型的脆性材料，其低的抗拉(折)強(qiáng)度和韌性一直是混凝土材料的性能短板之一，為了提高水泥基材料的韌性和抗裂性能，研究者們做了各種嘗試，例如，加入礦物摻和料：粉煤灰、沸石粉、磨細(xì)礦渣等，或者加入鋼纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙烯纖維等纖維類材料，雖然這些材料的摻入都在某一方面改善了混凝土的性能，并取得了一定的效果。但這些材料都是在宏觀尺度內(nèi)對(duì)水泥基材料進(jìn)行改性，主要通過(guò)橋接作用來(lái)阻礙微裂縫的發(fā)展。當(dāng)前，隨著納米技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，納米材料，特別是納米碳材料在水泥基材料中的應(yīng)用也受到廣泛關(guān)注。例如，碳納米管、石墨烯、氧化石墨烯、納米碳纖維等在水泥基材料中的應(yīng)用研究越來(lái)越多。已有研究表明，納米碳材料可以在微觀尺度參與水泥水化，，影響水泥微觀結(jié)構(gòu)的形貌，進(jìn)而影響水泥基材料的宏觀性能。文獻(xiàn)顯示，碳納米材料加入到水泥基材料中，可以有效提高基體的強(qiáng)度、尤其是抗折強(qiáng)度，提高水泥基材料的韌性。澳大利亞Zhu Pan等(Cement and Concrete Composites,2015,58:140-7.)的研究表明氧化石墨烯的摻入提高了水泥基復(fù)合材料的凝膠孔，使比表面積增加。二維尺度的氧化石墨烯片層阻礙了裂縫的發(fā)展，羧基官能團(tuán)與水化產(chǎn)物之間化學(xué)鍵形成的強(qiáng)界面力也發(fā)揮增強(qiáng)增韌作用。波蘭Elzbieta Horszczaruk等(Construction and BuildingMaterials,2015,78:234-242.)研究表明氧化石墨烯使楊氏模量顯著增加，但對(duì)不同水化齡期的水泥水化產(chǎn)物沒有明顯影響。