[發明專利]一種改性氮化硼納米管材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811149472.8
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN108910844B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 張飛;蔣國平;肖波齊;鄭祥增
• 申請（專利權）人: 福建江夏學院
• 主分類號: C01B21/064
• 分類號: C01B21/064;C04B14/46;C04B28/00
• 代理公司: 福州科揚專利事務所 35001
• 代理人: 李曉芬

本發明公開了一種改性氮化硼納米管材料及其制備方法，該改性氮化硼納米管材料由A組分改性氮化硼納米管和B組分改性氮化硼納米管組成；所述A組分改性氮化硼納米管由經活化的氮化硼納米管依次與三官能團有機化合物反應、與聚氧化乙烯發生親核取代反應制得；所述B組分改性氮化硼納米管由經活化的氮化硼納米管在引發劑的作用下與有機溶劑N、單體化合物、乙醇與蒸餾水反應制得；所述B組分改性氮化硼納米管和A組分改性氮化硼納米管的質量配比為0.3?0.6:1，制得的改性氮化硼納米管材料能有效發揮各組分材料的協同增韌補強的效果，是一種高性能增韌增強材料，可以很方便地與混凝土、砂漿等組分混合均勻，可應用于隧道拱墻、高架橋橋面等建筑材料領域。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種改性氮化硼納米管材料及其制備方法。

背景技術

常規混凝土的抗彎強度較低，所以在復雜應力環境下，如隧道拱墻、高架橋橋面等特殊建筑結構的混凝土中會形成裂縫，嚴重時斷裂，導致其使用壽命大幅度降低并危及建筑的安全。因此，需要針對性地在普通混凝土中添加功能材料，對其進行增韌補強處理，以滿足特殊應力環境下的使用要求。

針對以上強度和韌性不足的問題，在提高混凝土強度的技術方面目前主要有兩種方法，一種是在混凝土中摻加硅灰、使用高標號水泥、增加水泥用量即提高水泥石的強度等方法，此種方法造價較高，混凝土的收縮、徐變及脆性增大，韌性降低；另一種方法是提高骨料的密度，從而到達提高骨料強度的目的，這樣雖然提高了骨料的強度，從而提高混凝土強度，但同時也增加了骨料的自重，使混凝土的密度增大；另外一種熱門的方式主要是通過摻加鋼纖維、玻璃纖維等纖維材料來實現，但這些方法雖然能有效地改善脆性、提高韌性，但是提高幅度有限，主要是由于骨料自身存在大量微裂紋，彈模較低，易造成應力集中，導致裂紋擴展而斷裂，限制了纖維材料的增韌作用，而且會降低混凝土的工作性，同時，纖維材料的摻量過大會提高混凝土的自重，雖然能夠有效增加混凝土的強度，但是目前通過高強骨料的顆粒強度主要在6.0-8.0MPa，且布滿微小裂紋，所以難以配制出高韌性、高強度混凝土。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種改性氮化硼納米管材料及其制備方法，制得高性能混凝土增韌增強材料，能夠賦予混凝土良好的微觀界面結合、各同向性和抗疲勞性，可以很方便地與其它混凝土組分混合均勻，可應用于隧道拱墻、高架橋面等建筑混凝土材料領域。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種改性氮化硼納米管材料，由A組分改性氮化硼納米管和B組分改性氮化硼納米管組成；所述A組分改性氮化硼納米管由經活化的氮化硼納米管依次與三官能團有機化合物反應、與聚氧化乙烯發生親核取代反應制得；所述B組分改性氮化硼納米管由經活化的氮化硼納米管在引發劑的作用下與有機溶劑N、單體化合物、乙醇與蒸餾水反應制得；所述B組分改性氮化硼納米管和A組分改性氮化硼納米管的質量配比為0.3-0.6:1。

其中，所述氮化硼納米管的平均長度為10μm，平均直徑為90nm，比表面積為30m²/g；所述三官能團有機化合物為三氯均三嗪；所述聚氧化乙烯的樹脂含量大于98％，粘度為92000，熔點為66-68℃，熱分解溫度為423-425℃，脆點為-50℃；所述引發劑為BF₃·O(C₂H₅)₂；所述有機溶劑N為二氯亞甲基；所述單體化合物為3-乙基-3-羥甲基氧雜環丁烷。

其中，所述A組份改性氮化硼納米管的制備方法包括如下步驟：

A1、將經活化的氮化硼納米管和三氯均三嗪在丙酮中混合，在12-15℃下攪拌12-15h，然后在11-15℃下反應80-85h，經丙酮洗凈后在8-10℃條件下真空干燥15-20h；