一种石墨烯/水泥砂浆复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯/水泥砂浆复合材料，包括，石墨烯类材料和砂石的复合材料、水泥和水。本发明专利技术改变了石墨烯类材料的添加方式，首先将石墨烯类材料和砂石复合，得到石墨烯和砂石的复合材料，然后将处理后的石墨烯和砂石的复合颗粒与水泥组合成水泥砂浆，得到石墨烯类材料/水泥砂浆复合材料，能够很好地解决石墨烯类材料分散问题，保证其优良性能的完美发挥，而且不需要加入其它助剂，减少了杂质的引入，从根本上解决了柔性石墨烯类材料在水泥体系中混合不均匀的弊病，能够保证石墨烯的均匀分散，同时将石墨烯类材料和砂石复合，可以保证石墨烯类材料的平铺状态减少褶皱，更好地发挥其性能。

Graphene / cement mortar composite material and preparation method thereof

The present invention provides a graphene / cement mortar composite material comprising a composite material of graphene and gravel, cement and water. The invention changes the way of adding graphene materials, the graphene material and gravel composite, composite material graphene and sand, then the processed graphene composite particles and cement and sand combined into cement mortar, graphene materials / cement mortar composites, can be very good to solve the dispersion problem of graphene materials, to ensure perfect its excellent performance, without adding other additives, reduces impurity from the fundamental solution to the flexible graphene materials mixed defects uneven in cement system, can guarantee the uniform dispersion of graphene, and graphene materials and gravel composite, can guarantee the graphene material tile reduced state fold, to better play its performance.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯/水泥砂浆复合材料及其制备方法
本专利技术属于碳材料
，涉及一种石墨烯/水泥砂浆复合材料及其制备方法，尤其涉及一种石墨烯类材料/水泥砂浆复合材料及其制备方法。
技术介绍
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。它是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。作为一种由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，它是目前进入应用领域中最薄的材料和最强韧的材料，断裂强度比钢材还要高200倍，还有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％；同时石墨烯具有巨大的理论比表面积，物理化学性质稳定，可在高工作电压和大电流快速充放电下保持很好的结构稳定性，同时，石墨烯还具有优异的导电性，可以降低内阻，提高超级电容器的循环稳定性；而且石墨烯如果能够制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍；另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光。并且非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。正是由于石墨烯具有上述诸多的优异物理化学性质，其在储能材料，环境工程，灵敏传感方面被广泛应用，被称为“黑金”或是“新材料之王”，而且潜在的应用前景广大，目前已成为全世界的关注焦点与研究热点，同时关于石墨烯等衍生物也从研究阶段走向了产业化，引起了各行各业的广泛参与。目前，石墨烯或者氧化石墨烯等衍生物可以作为理想的增强材料，赋予了复合材料新的功能性，拓展了石墨烯复合材料的应用领域。如石墨烯或者氧化石墨烯与水泥相关产品的良好复合，可以实现两种材料的优势互补和加强，大幅度提升水泥产品的力学性能。近几年，石墨烯/水泥复合材料已逐渐有相关报道，然而在实际应用中，石墨烯还存在着诸多的问题和制约因素，石墨烯极易团聚就是制约石墨烯研究和应用的一个主要障碍。由于石墨烯及其衍生物比表面积较大，相互间存在较强的范德华作用力，团聚和缠绕现象明显，使其不能稳定分散，分散后也容易再次团聚在一起难以打开。虽然有大量研究通过添加不同类型的分散剂或者改性的方式来提高石墨烯的分散效果，但实际应用中效果较差，并且还会额外引入其他杂质，对后续研究造成负面影响。因此，如何得到一种石墨烯/水泥砂浆复合材料，使得石墨烯能够在水泥体系中更好分散，是影响该复合材料性能的关键因素，也是诸多应用厂商和一线研发人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种石墨烯/水泥砂浆复合材料及其制备方法，本专利技术提供的石墨烯/水泥砂浆复合材料，石墨烯能够均匀分散，复合材料中石墨烯具有较好的平铺状态，较少的褶皱，从而具有更好的性能。本专利技术提供了一种石墨烯/水泥砂浆复合材料，包括，石墨烯类材料和砂石的复合材料、水泥和水。优选的，所述水泥为15～30重量份；所述石墨烯类材料和砂石的复合材料为60～70重量份；所述水为8～15重量份。优选的，还包括助剂；所述助剂包括减水剂、消泡剂、触变润滑剂和羟丙基甲基纤维素中的一种或多种；所述助剂为0.3～6重量份；所述减水剂为0.2～4重量份。优选的，所述石墨烯类材料包括石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和改性石墨烯中的一种或多种；所述石墨烯类材料和砂石的复合材料为表面均匀复合石墨烯类材料的砂石材料。优选的，所述水泥包括硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、高铝水泥和硫铝酸盐水泥中的一种或多种；所述砂石包括标准砂、天然砂和人工砂中的一种或多种；所述砂石的粒径为1μm～5mm。本专利技术提供了一种石墨烯/水泥砂浆复合材料的制备方法，包括以下步骤：A)将石墨烯类材料和砂石经过混合后，得到石墨烯类材料和砂石的复合材料；B)将上述步骤得到的石墨烯类材料和砂石的复合材料、水泥和水再次混合后，得到石墨烯/水泥砂浆复合材料。优选的，所述石墨烯类材料中，片层小于等于5层的石墨烯类材料的占比大于等于80％；所述石墨烯类材料的片径为1～100μm；所述石墨烯类材料与所述砂石的质量比为(0.01～1)：100。优选的，所述步骤A)具体为：A1)将石墨烯类材料溶液和砂石颗粒均匀混合后，得到混合物；A2)将上述步骤得到的混合物经过旋转蒸发后，得到表面均匀分散石墨烯类材料的砂石颗粒。优选的，所述步骤B)具体为：将上述步骤得到的石墨烯类材料和砂石的复合材料、水泥和水先进行低速搅拌混合，再加入砂石和助剂进行高速搅拌混合后，得到石墨烯/水泥砂浆复合材料。优选的，所述低速搅拌混合的转速为80～200rpm；所述高速搅拌混合的转速为200～350rpm；所述助剂包括减水剂、消泡剂、触变润滑剂和羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。本专利技术提供了一种石墨烯/水泥砂浆复合材料，包括，石墨烯类材料和砂石的复合材料、水泥和水。与现有技术相比，本专利技术针对石墨烯极易团聚的问题，而现有的分散方法不同程度的存在再次团聚，分散不均，引入杂质，影响性能以及提高处理成本的缺陷。而且在实际应用于水泥砂浆过程中，发现直接混合的方式不能够解决石墨烯团聚问题；加入分散剂方式虽然一定程度上能提高分散效果，但当前尚没有较好的分散体系，而且还容易引入杂质；石墨烯改性的方式可以促进石墨烯在水溶液中分散，但石墨烯属于片状柔性材料，在混合过程中容易发生卷曲，影响分散效果等诸多缺陷。本专利技术创造性的改变了石墨烯类材料的添加方式，首先将石墨烯和砂石复合，得到石墨烯和砂石的复合材料，然后将处理后的石墨烯和砂石的复合颗粒与水泥组合成水泥砂浆，得到石墨烯/水泥砂浆复合材料，能够很好地解决石墨烯分散问题，保证其优良性能的完美发挥，而且不需要加入其它助剂，减少了杂质的引入，从根本上解决了柔性石墨烯类材料在水泥体系中混合不均匀的弊病，能够保证石墨烯的均匀分散，同时将石墨烯和砂石复合，可以保证石墨烯的平铺状态减少褶皱，更好地发挥其性能。实验结果表明，本专利技术提供的制备方法，可从根本上解决柔性石墨烯在水泥体系中混合不均匀的弊病，能够保证石墨烯类材料的均匀分散，具有较好的平铺状态，较少的褶皱；而且还具有更好的力学性能。附图说明图1为本专利技术实施例所制备的氧化石墨烯/标砂复合材料与普通标砂的宏观形貌对比图；图2为本专利技术实施例2制备的氧化石墨烯和砂石的复合材料的TEM透射电镜照片；图3为本专利技术实施例2制备的养护7天后的氧化石墨烯/水泥砂浆复合材料的扫描电镜照片；图4为常规养护7天后的水泥砂浆的扫描电镜照片；图5为本专利技术实施例2制备的养护14天后的氧化石墨烯/水泥砂浆复合材料的扫描电镜照片；图6为常规养护14天后的水泥砂浆的扫描电镜照片；图7为本专利技术实施例2制备的养护21天后的氧化石墨烯/水泥砂浆复合材料的扫描电镜照片；图8为常规养护21天后的水泥砂浆的扫描电镜照片。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对专利技术权利要求的限制。本专利技术所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本专利技术所有原料，对其纯度没有特别限制，本专利技术优选采用分析纯或复合材料领域使用的常规纯度。本专利技术提供了一种石墨烯/水泥砂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯/水泥砂浆复合材料，其特征在于，包括，石墨烯类材料和砂石的复合材料、水泥和水。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/水泥砂浆复合材料，其特征在于，包括，石墨烯类材料和砂石的复合材料、水泥和水。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述水泥为15～30重量份；所述石墨烯类材料和砂石的复合材料为60～70重量份；所述水为8～15重量份。3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，还包括助剂；所述助剂包括减水剂、消泡剂、触变润滑剂和羟丙基甲基纤维素中的一种或多种；所述助剂为0.3～6重量份；所述减水剂为0.2～4重量份。4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述石墨烯类材料包括石墨烯、氧化石墨烯、还原氧化石墨烯和改性石墨烯中的一种或多种；所述石墨烯类材料和砂石的复合材料为表面均匀复合石墨烯类材料的砂石材料。5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述水泥包括硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、高铝水泥和硫铝酸盐水泥中的一种或多种；所述砂石包括标准砂、天然砂和人工砂中的一种或多种；所述砂石的粒径为1μm～5mm。6.一种石墨烯/水泥砂浆复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)将石墨烯类材料和砂石经过混合后，得到石墨烯类材料和砂石的...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁琪琛，张在忠，赵永彬，刘海波，
申请(专利权)人：山东欧铂新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37