一种改性碳纳米管增强增韧地聚合物及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种改性碳纳米管增强增韧地聚合物，由以下重量份原料制备而成：偏高岭土100份，激发剂35‑80份，改性碳纳米管0.1‑0.9份，分散剂0.03‑0.3份。本发明专利技术采用改性碳纳米管对地聚合物进行改性，改性碳钠米管不但能够有效地填充地聚合物的有害孔，而且改性碳钠米管中羟基或羧基可与地聚合物缩聚反应前产生的Si‑OH和Al‑OH发生水解缩聚反应，形成Si‑O‑Si或Si‑O‑Al键合作用，达到碳钠米管与地聚合物的有效结合；并在聚合物网状结构中起到桥接作用，且材料中界面增加从而提高基体的表面能，阻止了裂纹的产生与扩展，使得地聚合物强度提高，产品附加值高，强度高、韧性好、耐高温性能好。

A modified carbon nanotube reinforced and toughened geopolymer and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种改性碳纳米管增强增韧地聚合物及制备方法
本专利技术提出一种改性碳纳米管增强增韧地聚合物及制备方法，属于地聚合物

技术介绍
众所周知，传统的水泥生产过程中会产生大量的二氧化碳排放。过量的二氧化碳排放将导致全球变暖，因此必须找到经济和环保型材料代替传统的波特兰水泥。地聚合物具有早期强度高，耐高温，经济和环保等优点，是代替水泥材料的最佳选择之一。地聚合物是硅铝质原料(如偏高岭土、粉煤灰、煤矸石、矿渣等)在碱性激发剂作用下，通过“溶解-单体重构-缩聚”形成的由氧化硅四面体和铝氧四面体共用氧原子组成三维网状骨架结构，具有类似地壳中一些天然矿物结构的无机聚合铝硅酸盐材料。与普通硅酸盐水泥生产相比，地聚合物生产过程不但能源消耗低，仅为普通硅酸盐水泥的30％左右；而且有害气体的排放少，CO2排放量仅为普通硅酸盐水泥的9％；同时可大量利用工业废渣(如粉煤灰、煤矸石、矿渣等)。地聚合物胶凝材料本身具有早强快硬、渗透率低、耐腐蚀、良好的耐久性等优良性能，可应用于混凝土材料的修补、应急抢修、核废物及危险物固化处置、海洋环境工程等领域，但该材料存在脆性大、固化时易失水开裂等主要问题。现有技术中，不少学者对地聚合物进行了改性研究，例如，申请号201910537921.4的中国专利技术专利公开了一种苯丙乳液增韧地聚合物及其制备方法；申请号201810203132.2的中国专利技术专利公开了一种环氧树脂增韧偏高岭土基地聚合物及其制备方法；阚鑫禹等发表了聚乙烯醇改性地质聚合物复合材料的性能研究的文章；申请号201910062137.2的中国专利技术专利介绍了一种超高韧性地聚合物及其制备方法，所用的硅烷偶联剂溶液为聚乙烯醇纤维；等等。以上专利或文章所采用的改性剂都是高分子材料，而高分子材料存在易老化，不耐高温等缺陷。另外，地聚合物在水化硬化后，硬化体中存在一定量的孔径为50～200nm有害孔，不但影响强度，也影响其抗冻性、耐久性等综合性能，制约了地聚合物的推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中地聚合物存在脆性大、固化时易失水开裂及存在有害孔等主要问题，提供一种改性碳纳米管增强增韧地聚合物及制备方法。技术方案一种改性碳纳米管增强增韧地聚合物，由以下重量份原料制备而成：偏高岭土100份，激发剂35-80份，改性碳纳米管0.1-0.9份，分散剂0.03-0.3份。所述激发剂的制备方法：将10～20重量份的氢氧化钠与80～100重量份的模数为3.0-3.4的水玻璃溶液混合搅拌，直至氢氧化钠全部溶解，静置24h后，得到碱激发剂。所述分散剂为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙或十二烷基磺酸钠中的任意一种。所述改性碳纳米管为羟基化碳纳米管(TNSSH)和羧基化碳纳米管(TNSSC)中的任意一种。上述改性碳纳米管增强增韧地聚合物的制备方法：将改性碳纳米管和分散剂加入到激发剂中，机械搅拌10-20min后，再超声分散30-60min，获得悬浮液；将偏高岭土加入到悬浮液中，以10-50r/min的转速慢搅2-3min后，再以100-200r/min的转速快搅2-3min，得到浆体，将浆体注入模具中成型，然后在20-25℃、相对湿度为90％-95％的条件下养护20-40h，脱模，继续在20-25℃、相对湿度为90％～95％的条件下养护3-28d，即得。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种改性碳纳米管增强增韧地聚合物，采用改性碳纳米管对地聚合物进行改性，改性碳钠米管加入后不但能够有效地填充地聚合物的有害孔，而且改性碳钠米管中羟基或羧基可与地聚合物缩聚反应前产生的Si-OH和Al-OH的发生水解缩聚反应，形成Si-O-Si或Si-O-Al键合作用，达到碳钠米管与地聚合物的有效结合；并在聚合物网状结构中起到桥接作用，且材料中界面增加从而提高基体的表面能，阻止了裂纹的产生与扩展，实现对地聚合物的增强增韧改性，使得地聚合物强度提高，产品附加值高，强度高、韧性好耐高温性能好。本专利技术的地聚合物主体原料来源丰富、成本低廉，实现对工业固废的有效利用，具有良好的经济效益和环保效益。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。下述实施例中，所用偏高岭土的化学组成如下：SiO2：49.56％、Al2O3：45.57％，余量为Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、TiO2；所用羟基化碳纳米管(TNSSH)和羧基化碳纳米管(TNSSC)，购于中国科学院成都有机化学有限公司，但均不限于此。实施例中其它未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。实施例1一种改性碳纳米管增强增韧地聚合物，由以下重量份原料制备而成：偏高岭土100份，激发剂80份，改性碳纳米管(羟基化碳纳米管)0.1份，分散剂(木质素磺酸钙)0.3份。激发剂制备方法：20份氢氧化钠和80份模数为3.3的水玻璃混合搅拌，直至氢氧化钠全部溶解，静置24h后，即得。改性碳纳米管增强增韧地聚合物的制备方法：将改性碳纳米管和分散剂加入到激发剂中，机械搅拌15min后再超声分散30min，获得悬浮液；将偏高岭土加入到悬浮液中，50r/min的转速搅拌1min后，再以200r/min的转速快搅拌3min，得到浆体，将浆体注入模具中成型，然后在25℃、相对湿度为90％的条件下养护24h，脱模，继续在25℃、相对湿度为90％的条件下养护28d，即得。实施例2一种改性碳纳米管增强增韧地聚合物，由以下重量份原料制备而成：偏高岭土100份，激发剂80份，改性碳纳米管(羟基化碳纳米管)0.4份，分散剂(十二烷基磺酸钠)0.1份。激发剂制备方法：15份氢氧化钠和85份模数为3.3的水玻璃混合搅拌，直至氢氧化钠全部溶解，静置24h后，即得。制备方法同实施例1。实施例3一种改性碳纳米管增强增韧地聚合物，由以下重量份原料制备而成：偏高岭土100份，激发剂80份，改性碳纳米管(羟基化碳纳米管)0.6份，分散剂(十二烷基磺酸钠)0.15份。激发剂制备方法：20份氢氧化钠和80份模数为3.3的水玻璃混合搅拌，直至氢氧化钠全部溶解，静置24h后，即得。制备方法同实施例1。实施例4一种改性碳纳米管增强增韧地聚合物，由以下重量份原料制备而成：偏高岭土100份，激发剂80份，改性碳纳米管(羧基化碳纳米管)0.5份，分散剂(十二烷基磺酸钠)0.15份。激发剂制备方法：20份氢氧化钠和80份模数为3.3的水玻璃混合搅拌，直至氢氧化钠全部溶解，静置24h后，即得。制备方法同实施例1。实施例5一种改性碳纳米管增强增韧地聚合物，由以下重量份原料制备而成：偏高岭土100份，激发剂80份，改性碳纳米管(羧基化碳纳米管)0.7份，分散剂(木质素磺酸钠)0.21份。制备方法同实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性碳纳米管增强增韧地聚合物，其特征在于，由以下重量份原料制备而成：偏高岭土100份，激发剂35-80份，改性碳纳米管0.1-0.9份，分散剂0.03-0.3份。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性碳纳米管增强增韧地聚合物，其特征在于，由以下重量份原料制备而成：偏高岭土100份，激发剂35-80份，改性碳纳米管0.1-0.9份，分散剂0.03-0.3份。


2.如权利要求1所述改性碳纳米管增强增韧地聚合物，其特征在于，所述激发剂的制备方法：将10～20重量份的氢氧化钠与80～100重量份的模数为3.0-3.4的水玻璃溶液混合搅拌，直至氢氧化钠全部溶解，静置24h后，得到碱激发剂。


3.如权利要求1所述改性碳纳米管增强增韧地聚合物，其特征在于，所述分散剂为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙或十二烷基磺酸钠中的任意一种。


4.如权利要求1至3任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长森，王旭，倪京飞，诸华军，吴其胜，陆金帆，王雪，胡志超，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32