1.本发明属水泥基复合材料生产工艺，涉及一种碳纳米管改性的高强高韧水泥基复合材料的制备方法。
背景技术：
2.水泥基材料因其优越独特的性能以及低廉的成本成为应用最为广泛、使用最成功的土木工程材料，但随着现代工程结构的多功能化，水泥基材料也逐渐由单一的具备承载能力的材料向高性能、高功能、智能化等方向发展，给建筑材料的发展带来了新的希望。
3.碳纳米管是由石墨烯片层卷曲闭合而成，因独特新颖的六边形结构及优异的力学、电学等性能，成为了目前综合性能最好的纳米级纤维状材料。碳纳米管可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。多壁碳纳米管价格相对较低廉，可用作复合材料的增强体，目前应用到的基体材料包括聚合物基、金属或金属氧化物基、陶瓷基及水泥基等。
4.目前已有大量研究表明，少量碳纳米管的掺入能大幅度提高水泥基复合材料的各项性能，并且赋予水泥基材料导电、电磁屏蔽等诸多新型功能，使水泥基复合材料向高功能、智能化方向发展。
技术实现要素：
5.发明目的：本发明提供一种碳纳米管改性的高强高韧水泥基复合材料的新配制技术，目的是进一步提高水泥基材料的力学性能，使水泥基复合材料向高功能、智能化方向发展。
6.技术方案：本发明的碳纳米管改性的高强高韧水泥基复合材料的组分和含量如下：
7.原料水泥聚合物碳纳米管水减水剂重量份100份4～8份0.05～0.20份15～18份0～1份
8.优选地，所述水泥为p
·
w高强级白色硅酸盐水泥。
9.优选地，所述聚合物为非离子型聚丙烯酰胺，分子量：200万～1400万。
10.优选地，所述碳纳米管为多壁碳纳米管，管径50纳米，长度小于10微米。
11.优选地，所述水为去离子水。
12.优选地，所述减水剂为聚羧酸系减水剂，减水率大于30％。
13.本发明提供了一种制备上述碳纳米管改性的高强高韧水泥基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
14.(1)将水、减水剂与碳纳米管混合均匀后超声处理，功率100w，温度30摄氏度，时间10min，所述超声处理的仪器为超声波清洗槽。
15.(2)将水泥与聚合物混合后高速搅拌(800-900r/min)1min，加入混合后的水性浆料高速搅拌(800-900r/min)2min，所述搅拌器为打蛋器。
16.(3)将搅拌好的粉状混合物均匀地加入到双辊开炼机内，经5～8分钟的剪切搅拌，
得到呈塑胶状态的厚度为6～7mm厚的片状物料，所述开炼机为型号zb-902型的6寸开炼机。
17.(4)将剪切搅拌好的片状物料按试模的尺寸切成板状。
18.(5)将板状料置于模具中，放在硫化机上以80摄氏度的温度和10～30mpa的压力压制15～35min，所述硫化机为型号zb-910型的平板硫化机。
19.(6)热加后取出室温放置10～20min，采取人工脱模。
20.(7)采用干热养护，恒温60～80摄氏度养护48～72小时。
21.有益效果：本发明提供的碳纳米管改性的高强高韧水泥基复合材料能够明显提高水泥基材料的力学性能与韧性；且不是碳纳米管的用量越多增强效果越好，当碳纳米管的掺量超过0.1％后，强度呈下降趋势。
附图说明
22.图1为碳纳米管掺量对抗折强度的影响；
23.图2为碳纳米管掺量对折压比的影响。
具体实施方式：
24.实例1
25.水泥：选用p
·
w高强级白色硅酸盐水泥，江西银杉白水泥有限公司。
26.聚合物：非离子型聚丙烯酰胺，分子量：200万-1400万，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
27.碳纳米管：多壁碳纳米管，管径50纳米，长度小于10微米，选用碳纳米管水分散液，溶剂为去离子水，碳纳米管含量为10wt％，南京先丰纳米材料科技有限公司。
28.水：去离子水。
29.减水剂：聚羧酸系减水剂，减水率大于30％，江苏苏博特新材料股份有限公司。
30.配合比如下：
[0031][0032][0033]
制备方法如下：
[0034]
(1)将水、减水剂与碳纳米管水分散液混合均匀后超声处理，功率100w，温度30摄氏度，时间10min，所述超声处理的仪器为超声波清洗槽。
[0035]
(2)将400g水泥与32g聚合物混合后高速搅拌(800-900r/min)1min，加入混合后的水性浆料高速搅拌(800-900r/min)2min，所述搅拌器为打蛋器。
[0036]
(3)将搅拌好的粉状混合物均匀地加入到双辊开炼机内，经6分钟的剪切搅拌，得到呈塑胶状态的厚度为6mm厚的片状物料，所述开炼机为型号zb-902型的6寸开炼机。
[0037]
(4)将剪切搅拌好的片状物料按试模的尺寸切成板状，长度为160mm，宽度为40mm。
[0038]
(5)将板状料置于模具中，放在硫化机上以80摄氏度的温度和20mpa的压力压制20min，所述硫化机为型号zb-910型的平板硫化机。
[0039]
(6)热加后取出室温放置10min，采取人工脱模。
[0040]
(7)采用干热养护，恒温60摄氏度养护48小时。
[0041]
实例2
[0042]
所用原材料的性能及制备方法同实例1，配合比如下：
[0043]
原料水泥聚合物碳纳米管水减水剂重量份100份8份0.10份15份1份
[0044]
实例3
[0045]
所用原材料的性能及制备方法同实例1，配合比如下：
[0046]
原料水泥聚合物碳纳米管水减水剂重量份100份8份0.15份15份1份
[0047]
实例4
[0048]
所用原材料的性能及制备方法同实例1，配合比如下：
[0049]
原料水泥聚合物碳纳米管水减水剂重量份100份8份0.20份15份1份
技术特征：
1.一种碳纳米管改性的高强高韧水泥基复合材料的制备方法，其特征在于：该复合材料由水泥、聚合物、碳纳米管、水和减水剂组成。2.根据权利要求1所述的碳纳米管改性的高强高韧水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，所述水泥和聚合物的质量比为100∶6.0～8.0，所述水泥和碳纳米管的质量比为100∶0.05-0.15，所述水泥和水的质量比为100∶15～18，所述水泥和减水剂的质量比为100∶0～1.0。3.根据权利要求1所述的碳纳米管改性的高强高韧水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，所述水泥为p
·
w高强级白色硅酸盐水泥。4.根据权利要求1所述的碳纳米管改性的高强高韧水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物为非离子型聚丙烯酰胺，分子量为200万～1400万。5.根据权利要求1所述的碳纳米管改性的高强高韧水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管为多壁碳纳米管，管径为50纳米，长度小于10微米。6.根据权利要求1所述的碳纳米管改性的高强高韧水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，所述水为去离子水。7.根据权利要求1所述的碳纳米管改性的高强高韧水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系减水剂，减水率大于30％。8.一种制备权利要求1-7任意一项所述碳纳米管改性的高强高韧水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)水、减水剂与碳纳米管水分散液混合均匀后超声处理，功率100w，温度30摄氏度，时间10min，所述超声处理的仪器为超声波清洗槽。(2)将水泥与聚合物混合后高速搅拌(800-900r/min)1min，加入混合后的水性浆料高速搅拌(800-900r/min)2min，所述搅拌器为打蛋器。(3)将搅拌好的粉状混合物均匀地加入到双辊开炼机内，经5～8分钟的剪切搅拌，得到呈塑胶状态的厚度为6～7mm厚的片状物料，所述开炼机为型号zb-902型的6寸开炼机。(4)将剪切搅拌好的片状物料按试模的尺寸切成板状。(5)将板状料置于模具中，放在硫化机上以80摄氏度的温度和10～30mpa的压力压制15～35min，所述硫化机为型号zb-910型的平板硫化机。(6)热加后取出室温放置10～20min，采取人工脱模。(7)采用干热养护，恒温60～80摄氏度养护48～72小时。
技术总结
本发明公开了一种碳纳米管改性的高强高韧水泥基复合材料的制备方法，材料包括水泥、聚合物、碳纳米管、水、减水剂。所述水泥和聚合物的质量之比为100∶6.0～8.0，所述水泥和碳纳米管的质量之比为100∶0.05～0.15，所述水泥和水的质量之比为100∶15.0～18.0，所述水泥和减水剂的质量之比为100∶0～1.0。本发明提高了水泥基复合材料的抗折强度及韧性，由于碳纳米管优异的力学、电学等性能，碳纳米管改性的高强高韧水泥基复合材料可用于减震材料、防弹材料、电磁屏蔽材料及建筑材料等，给建筑材料的发展带来了新的希望，具有不可限量的应用前景。景。景。
技术研发人员：吴培培 张文华 杨冯皓
受保护的技术使用者：南京林业大学
技术研发日：2020.07.14
技术公布日：2022/1/14
再多了解一些
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