[發明專利]一種納米纖維增強水泥排水管及其制備方法、應用

在審

• 申請號: 202210162110.2
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN114716186A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 方甫兵;李峰;孫磊
• 申請（專利權）人: 浙江建設職業技術學院
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B24/38;C04B20/10;C04B20/02;C04B14/06;C04B14/02;B28B1/52;B28B21/02;F16L9/14;C04B111/34
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 何俊

本發明屬于建筑材料領域，具體涉及一種納米纖維增強水泥排水管及其制備方法、應用，包括以下步驟：（1）含植物纖維素的原料粗制提純得納米纖維素預制液；（2）納米纖維素預制液濃縮后加入氧化劑和催化劑，混合均勻后加入溶劑，混合均勻后得納米纖維素分散液；（3）將纖維素分散液均勻噴灑在填料表面，獲得納米纖維素修飾填料；（4）納米纖維素修飾填料和水泥混合均勻后加水制得納米纖維增強水泥材料，即水泥板、水泥管道或水泥磚等，選用了廢紙作為纖維素原料，實現廢棄物資源化，解決了納米纖維在混凝土中的團聚，提高了材料的性能。

技術領域

本發明屬于建筑材料領域，具體涉及一種納米纖維增強水泥排水管及其制備方法、應用。

背景技術

水泥排水管損耗量大，容易開裂、脫皮、風化等，提高水泥排水管的強度具有十分重要的意義。將植物纖維應用于水泥材料，提高水泥材料的性能方面已有相關研究，應用納米植物纖維具有更好的效果，但是納米植物纖維在水泥中的分散性難以保證，納米級別的纖維相鄰羥基因氫鍵作用易相互鍵合，導致納米纖維附聚或纏結產生團聚現象，因此，納米纖維加入混合體系的同時，還需克服這種羥基間的相互作用，否則將會導致混凝土體系性能下降。

公開號CN112479653A，一種由納米廢紙纖維漿制備早強抗裂混凝土的方法，包括如下步驟：步驟1、將廢紙在碎紙機里粉碎成碎屑后，將廢紙屑浸漬于氫氧化鈣溶液中得到紙漿；步驟2、將紙漿與減水劑攪拌均勻后與氧化鋯一起倒入濕磨機中，濕法研磨后得到漿狀混凝土摻合料；步驟3、將分散劑加入步驟2中的漿狀混凝土摻合料中，繼續攪拌，使之成為有流動性的納米紙纖維漿；步驟4、將步驟3中的納米紙纖維漿進行超聲分散后，加入到水泥，砂，碎石、水中拌和、成型、經標準養護得到早強抗裂混凝土。該方案在紙漿中加入了分散劑，但是納米纖維素以溶液為載體加入，混凝土中的砂料本分有過濾作用，難免造成攪拌不均的問題。

發明內容

為解決上述問題，本方案提出了一種納米纖維增強水泥排水管及其制備方法、應用。本方案納米纖維素提純后在鹽酸的作用下，部分纖維素分解成小分子聚合物，纖維素分解會有少量的葡萄糖產生，葡萄糖能夠減緩水泥變硬速度，防止開裂；其次將納米纖維素直接噴灑在填料表面，能夠隨填料更好地分散于混凝土中。

本方案的具體方法為一種納米纖維增強水泥排水管的制備方法，包括以下步驟：

(1)含植物纖維素的原料粗制提純得納米纖維素預制液；

(2)納米纖維素預制液濃縮后加入氧化劑和催化劑，混合均勻后加入溶劑，混合均勻后得納米纖維素分散液；

(3)將纖維素分散液均勻噴灑在填料表面，獲得納米纖維素修飾填料；

(4)納米纖維素修飾填料和水泥混合均勻后加水制得納米纖維增強水泥材料；

(5)將納米纖維增強混凝土倒入排水管模具中成型得納米纖維增強水泥排水管。

本方案的納米纖維增強水泥材料的制備方法中，為了減小纖維素團聚主要做了三點： 1.納米纖維素預制液濃縮后加入氧化劑和催化劑，將部分纖維素中的羥基氧化，防止相鄰羥基因氫鍵作用易相互鍵合；其次，加入的溶劑能級一步水解纖維素，制造短纖維，同時生成少量葡萄糖；最后，將纖維素分散液均勻噴灑在填料表面，制備混凝土時先將填料與水泥混合，再加入水，能保證填料與水泥更好地混合。填料在與水泥混合時，可以是剛噴灑過纖維素分散液的，也可以是干燥的，主要取決于溶劑，以及步驟(2)后續是否有中和過程，例如溶劑若選擇硫酸，水解后纖維素后在加入堿進行中和，如氫氧化鈣等，則能夠直接使用濕料填料。批量制備干燥填料優選使用鹽酸，鹽酸易揮發性質能夠回收循環使用，有利于資源節約。本方案所述的填料為混凝土中所需的骨料和粉料，例如石子和砂子。制備過程中，水泥，填料和水可以根據產品需求進行配比。本方案的納米纖維增強混凝土還可以用于制備水泥板、水泥磚等，僅需更換模具。