[發(fā)明專利]一種環(huán)保型氧化石墨烯砂漿及制備方法

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• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111285647A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳玉友;劉長江;鄭周練;陳松
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山高途新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B14/02;C01B32/198
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 朱繼超

本發(fā)明公開了一種環(huán)保型氧化石墨烯砂漿，包括以下質(zhì)量份數(shù)的原料：水泥1份、水0.4份、天然河沙3份、聚羧酸高性能減水劑粉劑0.0015?0.003份、氧化石墨烯0.0001?0.001份。其制備方法包括：1)制備氧化石墨烯溶液；2)制備含有氧化石墨烯砂漿的混合溶液；3)制備成環(huán)保型氧化石墨烯砂漿；其中氧化石墨烯溶液的制備步驟包括：Ⅰ)獲得低階插層的插層石墨連續(xù)材料；Ⅱ)以插層石墨連續(xù)材料為陽極，鉑線為陰極，在電解質(zhì)溶液中通入電壓為5伏的直流電進(jìn)行電解剝離約1分鐘，得到氧化石墨；Ⅲ)經(jīng)蒸餾水清洗干凈氧化石墨上吸附的稀硫酸，在水中進(jìn)行超聲波分散處理，從而獲得氧化石墨烯溶液。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混凝土生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種環(huán)保型氧化石墨烯砂漿，以及制備該砂漿的方法。

背景技術(shù)

水泥砂漿是建筑工程領(lǐng)域最重要的建筑材料之一，它具有較高抗壓強(qiáng)度，但高脆性、抗拉強(qiáng)度低等。近年來，利用氧化石墨烯來改進(jìn)水泥砂漿的性能取得了非?？上渤晒?，研究表明：氧化石墨烯與水泥砂漿的復(fù)合，明顯地提高了水泥砂漿的力學(xué)性能和抗?jié)B性能。

目前，典型的氧化石墨烯砂漿的制備主要包括如下3個主要程序：

一、使用傳統(tǒng)化學(xué)氧化法制備獲得的氧化石墨烯：傳統(tǒng)化學(xué)氧化法中，最常用的是基于Hummer法的的諸多改進(jìn)方法，這些方法制備氧化石墨烯的特點(diǎn)是：以濃硫酸和高錳酸鉀形成的液態(tài)復(fù)合氧化劑為基礎(chǔ)，配合其它氧化性物質(zhì)(如硝酸鈉、過硫酸鈉、五氧化二磷等)來實(shí)現(xiàn)對石墨的氧化；在氧化的基礎(chǔ)上利用水解反應(yīng)生成氧化石墨；化學(xué)氧化法制備氧化石墨烯粒徑范圍不易控制；

二、將氧化石墨烯與高性能減水劑混合，并對混合溶液攪拌，之后采用超聲技術(shù)對混合溶液進(jìn)行分散處理；

三、將超聲處理后的混合溶液、水泥和砂等進(jìn)行復(fù)合，制備成高性能氧化石墨烯砂漿。

上述方法有如下4個方面缺陷：

1、嚴(yán)重的環(huán)境污染風(fēng)險，主要體現(xiàn)在：石墨的氧化過程需要同時消耗大量的濃硫酸和高錳酸鉀，石墨與兩種反應(yīng)物質(zhì)的典型比例分別為1：40和1：3；反應(yīng)結(jié)束后又需要消耗大量的水將其從氧化石墨中洗脫，導(dǎo)致氧化石墨烯的制備通常伴隨著大量含酸及重金屬離子廢水的排放，其比例通常會達(dá)到1：1000以上。

2、由于雜質(zhì)的存在，使得廢酸的回收利用成本高，這是導(dǎo)致氧化石墨烯價格較高的主要原因之一。

3、氧化石墨烯粒徑范圍不易控制，影響了砂漿力學(xué)性能和耐久性等。

4、采用超聲技術(shù)對氧化石墨烯和高性能減水劑的混合溶液進(jìn)行分散處理，增加了制備設(shè)備和制備工序環(huán)節(jié)，進(jìn)一步增加了成本。

因此，使用傳統(tǒng)化學(xué)氧化法制備的氧化石墨烯來規(guī)?；a(chǎn)氧化石墨烯砂漿，不僅會導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染風(fēng)險，而且價格也高，不利于氧化石墨烯砂漿的產(chǎn)業(yè)化和工程應(yīng)用。同時，氧化石墨烯砂漿的性能也與氧化石墨烯粒徑范圍等因素緊密相關(guān)。因此，發(fā)展一種具有合理氧化石墨烯粒徑范圍、環(huán)保型和低成本的氧化石墨烯砂漿勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述問題，提供一種環(huán)保型氧化石墨烯砂漿，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的一個或多個技術(shù)問題，至少提供一種有益的選擇或創(chuàng)造條件。

一種環(huán)保型氧化石墨烯砂漿，包括以下質(zhì)量份數(shù)的原料：水泥1份、水0.4份、天然河沙3份、聚羧酸高性能減水劑粉劑0.0015-0.003份、氧化石墨烯0.0001-0.001份。

進(jìn)一步，所述氧化石墨烯的片層厚度分布范圍為0.5-2納米，片徑分布范圍為0.5-10微米。

進(jìn)一步，所述水泥為普通硅酸鹽水泥；優(yōu)選地，所述水泥為P.O.42.5。

進(jìn)一步，所述水為飲用水，水質(zhì)必須符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ 63—2006)的規(guī)定。