[發(fā)明專利]一種改性碳納米管增強(qiáng)增韌地聚合物及制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010192510.9
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN111362628A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張長森;王旭;倪京飛;諸華軍;吳其勝;陸金帆;王雪;胡志超
• 申請（專利權(quán)）人: 鹽城工學(xué)院
• 主分類號(hào): C04B28/00
• 分類號(hào): C04B28/00
• 代理公司: 南京業(yè)騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32321
• 代理人: 李靜

本發(fā)明涉及一種改性碳納米管增強(qiáng)增韌地聚合物，由以下重量份原料制備而成：偏高嶺土100份，激發(fā)劑35?80份，改性碳納米管0.1?0.9份，分散劑0.03?0.3份。本發(fā)明采用改性碳納米管對(duì)地聚合物進(jìn)行改性，改性碳鈉米管不但能夠有效地填充地聚合物的有害孔，而且改性碳鈉米管中羥基或羧基可與地聚合物縮聚反應(yīng)前產(chǎn)生的Si?OH和Al?OH發(fā)生水解縮聚反應(yīng)，形成Si?O?Si或Si?O?Al鍵合作用，達(dá)到碳鈉米管與地聚合物的有效結(jié)合；并在聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中起到橋接作用，且材料中界面增加從而提高基體的表面能，阻止了裂紋的產(chǎn)生與擴(kuò)展，使得地聚合物強(qiáng)度提高，產(chǎn)品附加值高，強(qiáng)度高、韌性好、耐高溫性能好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出一種改性碳納米管增強(qiáng)增韌地聚合物及制備方法，屬于地聚合物技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

眾所周知，傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳排放。過量的二氧化碳排放將導(dǎo)致全球變暖，因此必須找到經(jīng)濟(jì)和環(huán)保型材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的波特蘭水泥。地聚合物具有早期強(qiáng)度高，耐高溫，經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是代替水泥材料的最佳選擇之一。地聚合物是硅鋁質(zhì)原料(如偏高嶺土、粉煤灰、煤矸石、礦渣等)在堿性激發(fā)劑作用下，通過“溶解-單體重構(gòu)-縮聚”形成的由氧化硅四面體和鋁氧四面體共用氧原子組成三維網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)，具有類似地殼中一些天然礦物結(jié)構(gòu)的無機(jī)聚合鋁硅酸鹽材料。與普通硅酸鹽水泥生產(chǎn)相比，地聚合物生產(chǎn)過程不但能源消耗低，僅為普通硅酸鹽水泥的30％左右；而且有害氣體的排放少，CO₂排放量僅為普通硅酸鹽水泥的9％；同時(shí)可大量利用工業(yè)廢渣(如粉煤灰、煤矸石、礦渣等)。地聚合物膠凝材料本身具有早強(qiáng)快硬、滲透率低、耐腐蝕、良好的耐久性等優(yōu)良性能，可應(yīng)用于混凝土材料的修補(bǔ)、應(yīng)急搶修、核廢物及危險(xiǎn)物固化處置、海洋環(huán)境工程等領(lǐng)域，但該材料存在脆性大、固化時(shí)易失水開裂等主要問題。

現(xiàn)有技術(shù)中，不少學(xué)者對(duì)地聚合物進(jìn)行了改性研究，例如，申請?zhí)?01910537921.4的中國發(fā)明專利公開了一種苯丙乳液增韌地聚合物及其制備方法；申請?zhí)?01810203132.2的中國發(fā)明專利公開了一種環(huán)氧樹脂增韌偏高嶺土基地聚合物及其制備方法；闞鑫禹等發(fā)表了聚乙烯醇改性地質(zhì)聚合物復(fù)合材料的性能研究的文章；申請?zhí)?01910062137.2的中國發(fā)明專利介紹了一種超高韌性地聚合物及其制備方法，所用的硅烷偶聯(lián)劑溶液為聚乙烯醇纖維；等等。以上專利或文章所采用的改性劑都是高分子材料，而高分子材料存在易老化，不耐高溫等缺陷。另外，地聚合物在水化硬化后，硬化體中存在一定量的孔徑為50～200nm有害孔，不但影響強(qiáng)度，也影響其抗凍性、耐久性等綜合性能，制約了地聚合物的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中地聚合物存在脆性大、固化時(shí)易失水開裂及存在有害孔等主要問題，提供一種改性碳納米管增強(qiáng)增韌地聚合物及制備方法。

技術(shù)方案

一種改性碳納米管增強(qiáng)增韌地聚合物，由以下重量份原料制備而成：偏高嶺土100份，激發(fā)劑35-80份，改性碳納米管0.1-0.9份，分散劑0.03-0.3份。

所述激發(fā)劑的制備方法：將10～20重量份的氫氧化鈉與80～100重量份的模數(shù)為3.0-3.4的水玻璃溶液混合攪拌，直至氫氧化鈉全部溶解，靜置24h后，得到堿激發(fā)劑。

所述分散劑為木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈣或十二烷基磺酸鈉中的任意一種。

所述改性碳納米管為羥基化碳納米管(TNSSH)和羧基化碳納米管(TNSSC)中的任意一種。

上述改性碳納米管增強(qiáng)增韌地聚合物的制備方法：將改性碳納米管和分散劑加入到激發(fā)劑中，機(jī)械攪拌10-20min后，再超聲分散30-60min，獲得懸浮液；將偏高嶺土加入到懸浮液中，以10-50r/min的轉(zhuǎn)速慢攪2-3min后，再以100-200r/min的轉(zhuǎn)速快攪2-3min，得到漿體，將漿體注入模具中成型，然后在20-25℃、相對(duì)濕度為90％-95％的條件下養(yǎng)護(hù)20-40h，脫模，繼續(xù)在20-25℃、相對(duì)濕度為90％～95％的條件下養(yǎng)護(hù)3-28d，即得。