[發明專利]一種納米改性碳纖維增強增韌高性能水泥基復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010733389.6
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111825383A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 肖會剛;呂夢圓;李惠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B20/02;C04B14/38;B28C5/40
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種納米改性碳纖維增強增韌高性能水泥基復合材料，其特征在于所述復合材料由水泥、水、減水劑、改性碳纖維制成，其中：水灰比為0.25~0.35，改性碳纖維的體積摻量為復合材料的0.4%~0.6%，減水劑摻量為水泥質量的0.8%~1.2%。

2.根據權利要求1所述的納米改性碳纖維增強增韌高性能水泥基復合材料，其特征在于所述水灰比為0.3，改性碳纖維的體積摻量為復合材料的0.5%，減水劑摻量為水泥質量的1%。

3.根據權利要求1或2所述的納米改性碳纖維增強增韌高性能水泥基復合材料，其特征在于所述改性碳纖維的制備方法如下：

步驟一、將乙醇溶液與去離子水置于燒杯中并充分混合攪拌，隨后將正硅酸乙酯置入混合液中攪拌均勻，在40~50℃水浴加熱的條件下緩緩滴加氨水作為催化劑，然后恒溫緩慢攪拌10~15h，得到透明的SiO₂溶膠，其中：乙醇溶液與去離子水的體積比為1：1，正硅酸乙酯的加入量為乙醇加水混合物質量的5~10%，氨水的加入量為乙醇加水混合物質量的0.5~1.5%；

步驟二、預先將碳纖維長絲纏繞在鐵網架上，確保纖維兩面均可以接觸到反應溶液，將碳纖維長絲網架浸漬于步驟一制備的SiO₂溶膠中，使其反應20~30h，隨后將改性碳纖維長絲網架取出，置于盛有去離子水的燒杯中超聲1~3h，取出后再用乙醇震蕩洗滌2~4次；

步驟三、將步驟二洗滌后的改性纖維長絲網架干燥10~15h，然后剪切為短纖維。

4.一種權利要求1或2所述納米改性碳纖維增強增韌高性能水泥基復合材料的制備方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

步驟一、將乙醇溶液與去離子水置于燒杯中并充分混合攪拌，隨后將正硅酸乙酯置入混合液中攪拌均勻，在40~50℃水浴加熱的條件下緩緩滴加氨水作為催化劑，然后恒溫緩慢攪拌10~15h，得到透明的SiO₂溶膠，其中：乙醇溶液與去離子水的體積比為1：1，正硅酸乙酯的加入量為乙醇加水混合物質量的5~10%，氨水的加入量為乙醇加水混合物質量的0.5~1.5%；

步驟二、預先將碳纖維長絲纏繞在鐵網架上，確保纖維兩面均可以接觸到反應溶液，將碳纖維長絲網架浸漬于步驟一制備的SiO₂溶膠中，使其反應20~30h，隨后將改性碳纖維長絲網架取出，置于盛有去離子水的燒杯中超聲1~3h，取出后再用乙醇震蕩洗滌2~4次；

步驟三、將步驟二洗滌后的改性纖維長絲網架干燥10~15h，然后剪切為短纖維；

步驟四、將減水劑與水混合均勻后加入水泥中攪拌均勻，然后添加步驟三的短纖維混合均勻，澆筑至模具中并在標準養護室中養護24小時脫模，得到納米改性碳纖維增強增韌高性能水泥基復合材料。