[發明專利]一種增強磷酸鎂水泥復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010806447.3
• 申請日: 2020-08-12
• 公開（公告）號: CN112047709B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 杜宇航;楊健;李粒琿;李環宇
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C04B28/34
• 分類號: C04B28/34;C04B14/02;C04B24/24;C04B103/30
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;趙楠

本發明提供一種增強磷酸鎂水泥復合材料及其制備方法，復合材料包括氧化石墨烯/碳納米管復合改性劑和磷酸鎂水泥干料，氧化石墨烯/碳納米管復合改性劑由氧化石墨烯和碳納米管復配，氧化石墨烯和碳納米管的總干重與磷酸鎂水泥干料干重質量份之比為0.01?0.5：100。方法包括：制備氧化石墨烯/碳納米管復合改性劑；將制備氧化石墨烯/碳納米管復合改性劑與磷酸鎂水泥干料混合，攪拌均勻，得到水泥漿；澆筑水泥漿至模具內定型，經震蕩去除氣泡，模具表面覆蓋薄膜，養護后脫模，最后養護至使用齡期。本發明制備的磷酸鎂水泥強度高及力學性能好，且內部結構整齊密實，孔隙結構得到優化，耐久性良好。

技術領域

本發明涉及建筑新材料技術領域，具體地，涉及一種氧化石墨烯/碳納米管協同增強磷酸鎂水泥復合材料及其制備方法。

背景技術

磷酸鎂水泥具有耐久性強，強度高，無污染，速凝早強，粘結力強，與原混凝土相容性好，生物相容性好等優點，在搶險救災，結構修補和生物醫療等場景中應用十分豐富。磷酸鎂水泥的反應機理是酸堿反應，形成化學鍵而產生膠凝效果。強度的主要提供組分為磷酸鎂鉀等化合物。

磷酸鎂水泥通常由氧化鎂，磷酸鹽，緩凝劑等組分組成。磷酸鎂水泥和普通的硅酸鹽水泥通過水化反應生成水化硅酸鈣等組分的膠凝原理不同，磷酸鎂水泥的反應機理是酸堿反應，形成化學鍵連接的化合物而產生膠凝效果，其強度的主要提供組分為磷酸鎂鉀等化合物。而磷酸鎂水泥通常由氧化鎂，磷酸鹽，緩凝劑等組分組成，這導致很多在硅酸鹽水泥中可以運用的增強方法，在磷酸鎂水泥中變得不適用。而磷酸鎂水泥的強度相比硅酸鹽水泥偏低，亟需強化改性，且目前對于磷酸鎂水泥納米層面的增強方法鮮有報道。因此，需要開發一種適用于磷酸鎂水泥增強的新材料及方法。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種增強磷酸鎂水泥復合材料及其制備方法。

本發明第一個方面提供一種氧化石墨烯/碳納米管協同增強磷酸鎂水泥復合材料，包括：氧化石墨烯/碳納米管復合改性劑和磷酸鎂水泥干料，其中，所述氧化石墨烯/碳納米管復合改性劑由氧化石墨烯和碳納米管復配，所述氧化石墨烯和所述碳納米管的總干重與所述磷酸鎂水泥干料干重質量份之比為0.01-0.5：100。

優選地，所述氧化石墨烯與所述碳納米管干重質量份比為1-4:1-4。

優選地，所述氧化石墨烯與所述碳納米管干重質量份比為2-3:2-3。

優選地，氧化石墨烯/碳納米管協同增強磷酸鎂水泥復合材料包括水，所述水與所述磷酸鎂水泥干料的質量份之比為0.1-0.5：1。

優選地，氧化石墨烯/碳納米管協同增強磷酸鎂水泥復合材料包括輔助劑，所述輔助劑與所述磷酸鎂水泥干料重量份之比為0.02-0.5:100。

優選地，所述輔助劑選用聚羧酸減水劑、奈系減水劑、木質磺酸鹽或脂肪酸減水劑中任一種。

本發明另一個方面提供上述氧化石墨烯/碳納米管協同增強磷酸鎂水泥復合材料的制備方法，包括：

將氧化石墨烯干粉溶解在水溶液中，并使所述氧化石墨烯干粉均勻分散在水相中，配制濃度0.02g/L-0.1g/L的氧化石墨烯分散液；

向制備得到所述氧化石墨烯分散液中加入碳納米管干粉形成混合溶液，攪拌至所述混合溶液中無肉眼可見的明顯絮狀物，經超聲處理后，得到氧化石墨烯/碳納米管復合改性劑；

將得到的所述氧化石墨烯/碳納米管復合改性劑與磷酸鎂水泥干料混合，攪拌均勻，得到水泥漿；

將所述水泥漿澆筑至模具內定型，經震蕩去除氣泡，在所述模具表面覆蓋薄膜，養護后脫模，最后養護至使用齡期，得到所述氧化石墨烯/碳納米管協同增強磷酸鎂水泥復合材料。