一种石墨烯水泥基导电复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯‑水泥基导电复合材料及其制备方法：由水泥、水、石墨烯、助剂组成，各组分的质量份数为水泥50‑60份、水20‑30份、石墨烯1‑3份、助剂0.3‑3份，本发明专利技术还提供了上述石墨烯‑水泥基导电复合材料的制备方法：按照上述配方设计进行配料、混料、超声、研磨、真空消泡、拌浆，得到石墨烯‑水泥基导电复合材料，此石墨烯‑水泥基导电复合材料及其制备方法通过先将石墨烯、水、助剂制成低粘度水性石墨烯分散液，然后再与市场上常用的水泥进行混合搅拌，有效地解决了石墨烯在水泥中分散性和均匀性问题，具有适用性广、制备方法简单、使用方便、导电性好、电性能稳定等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯水泥基导电复合材料及其制备方法
本专利技术涉及多功能建筑材料领域，具体为一种石墨烯水泥基导电复合材料及其制备方法。
技术介绍
水泥是一种非常重要的建筑材料，由于水泥的成本低廉、产量巨大，成为世界上使用最广泛的建筑材料，常用的水泥材料，一般主要关注的是水泥的物理性能，如抗压强度、抗折强度、抗渗性能等，水泥基导电复合材料具有常用水泥的一切物理特性，同时又兼具了导电性能，具有广泛的应用前景。石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。完美的石墨烯具有理想的二维晶体结构，由六边形晶格组成，具有很多优异的性能，如极高的电子迁移率～2×105cm2/(V·s)、高导热性～5000W/(m·K)、力学性能(1.06×103GPa)等。因石墨烯的优异特性，因此业内人士将石墨烯应用于水泥基导电复合材料的生产，如公开号CN107555817A，专利技术名称为“一种石墨烯改性导电水泥及其制备方法”，其公开的技术方案“一种石墨烯改性导电水泥，其特征在于，它由以上重量份的组元制成：硅酸盐水泥55～70，钢渣20～40，石墨烯5～10；所述钢渣采用将钢渣加入磨机粉磨，得到颗粒状的钢渣粉末；所述石墨烯采用将氧化石墨烯配制成一定浓度的水分散液，喷涂在温度为150℃的上述制成的钢渣粉末上，并以氢气作为保护气氛，在管式炉中保温3～15min实现氧化石墨烯的还原制成”。公开号CN106587847B，专利技术名称为“一种石墨烯-水泥基高导热复合材料及其制备方法”，其公开的技术方案“一种石墨烯-水泥基高导热复合材料，其特征在于复合材料的主要原料包括：硅酸盐水泥、酚醛树脂、硅烷偶联剂、石墨烯、分散剂、乙醇和水；以硅酸盐水泥质量为100％，除硅烷偶联剂和水外，其他各组分所占硅酸盐水泥质量百分比为：酚醛树脂0.5％～5％、石墨烯0.1％～10％、乙醇20％～40％；所述复合材料的制备方法为：用乙醇将酚醛树脂完全溶解，作为改性剂，对硅酸盐水泥进行改性；再利用硅烷偶联剂对石墨烯进行改性，得到改性石墨烯；然后将二者球磨混合，热压成型，先于湿润环境中养护，再浸泡于水中，并在自然条件下养护至期龄。”尽管上述技术方案制备出的石墨烯-水泥基复合材料性能不错，但是制备方法较复杂，产品实现难度较高，此外，上述技术方案中石墨烯与水泥是在干粉状态下进行混合，石墨烯的分散性和均匀性存在一定的难度，为此，我们提出一种石墨烯水泥基导电复合材料及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种石墨烯水泥基导电复合材料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种石墨烯水泥基导电复合材料及其制备方法，其各组分的质量份数组成为：水泥50-60份、水20-30份、石墨烯1-3份、助剂0.3-3份。优选的，所述的水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥中的一种或几种。优选的，所述的水为去离子水、蒸馏水、高纯水、超纯水中的一种或几种。优选的，所述的石墨烯为机械剥离法所制备的单层石墨烯、2-10层石墨烯及N、P、S元素掺杂石墨烯中的一种或几种。优选的，所述的助剂为分散剂、消泡剂、减水剂、降粘剂、防潮剂中的一种或几种。优选的，其制备步骤如下：(1)配料：按照石墨烯水泥基导电复合材料的配方设计，称量相应质量的原料，备用；(2)混料：将步骤(1)中备用的水、分散剂加入高速分散机的搅拌缸中，以400-600rpm的转速搅拌10-15min，然后将搅拌速度增大至1200-1500rpm，缓慢加入步骤(1)中备用的石墨烯，搅拌混合20-30min至均匀，得到水性石墨烯混合液；(3)超声：将步骤(2)获得的水性石墨烯混合液加入大功率超声波分散系统的循环缸中，开启超声波分散系统的冷却循环水，然后对超声波分散系统进行抽真空处理，在0.1mpa的真空度下，连续超声分散4-6h，得到水性石墨烯分散液；(4)研磨：将步骤(3)获得的水性石墨烯分散液、步骤(1)中备用的降粘剂加入高能量密度介质搅拌磨的循环搅拌缸中，将搅拌机的转速设置为400-600rpm，开启高能量密度介质搅拌磨的冷却循环水系统，然后开启高能量密度介质搅拌磨主机，将主机转速调节至最大，再开启进料泵和出料泵进行连续循环研磨，每隔30min随机取样一次，测量石墨烯分散液的粒径分布，直至粒径分布D50≤10μm后停止研磨，过滤出料，得到低粘度水性石墨烯分散液；(5)真空消泡：将步骤(4)获得的低粘度水性石墨烯分散液、步骤(1)中备用的消泡剂加入真空搅拌机的搅拌缸中，开启真空搅拌机的冷却循环水系统，然后启动搅拌机主机，转速设置为1000-1500rpm，在0.1mpa的真空度下，搅拌20-30min，得到水泥基导电复合材料专用水性石墨烯分散液；(6)拌浆：将步骤(5)获得的水泥基导电复合材料专用水性石墨烯分散液、步骤(1)中备用的水泥、减水剂、防潮剂加入水泥净浆搅拌机的搅拌罐中，先低速搅拌混合，再快速搅拌均匀，得到石墨烯水泥基导电复合材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术先将石墨烯、水、助剂制成低粘度水性石墨烯分散液，然后再与市场上常用的水泥进行混合搅拌，有效地解决了石墨烯在水泥中分散性和均匀性问题，具有适用性广、制备方法简单、使用方便、导电性好、电性能稳定等特点。具体实施方式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，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种技术方案：一种石墨烯水泥基导电复合材料及其制备方法，包括以下步骤：实施例1本实施例中，各原料的质量份数组成为：硅酸盐水泥60份、去离子水30份、石墨烯3份、分散剂3份、消泡剂0.6份、降粘剂1份、减水剂0.8份、防潮剂0.6份。本专利技术提供的一种石墨烯水泥基导电复合材料，制备步骤如下：(1)配料：按照石墨烯水泥基导电复合材料配方设计，称量硅酸盐水泥6000g、去离子水3000g、石墨烯300g、分散剂300g、消泡剂60g、降粘剂100g、减水剂80g、防潮剂60g，备用；(2)混料：将步骤(1)中备用的水、分散剂加入高速分散机的搅拌缸中，以400rpm的转速搅拌15min，然后将搅拌速度增大至1500rpm，缓慢加入步骤(1)中备用的石墨烯，搅拌混合30min至均匀，得到水性石墨烯混合液；(3)超声：将步骤(2)获得的水性石墨烯混合液加入大功率超声波分散系统的循环缸中，开启超声波分散系统的冷却循环水，然后对超声波分散系统进行抽真空处理，在0.1mpa的真空度下，连续超声分散6h，得到水性石墨烯分散液；(4)研磨：将步骤(3)获得的水性石墨烯分散液、步骤(1)中备用的降粘剂加入高能量密度介质搅拌磨的循环搅拌缸中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯-水泥基导电复合材料，其特征在于：其各组分的质量份数组成为：水泥50-60份、水20-30份、石墨烯1-3份、助剂0.3-3份。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯-水泥基导电复合材料，其特征在于：其各组分的质量份数组成为：水泥50-60份、水20-30份、石墨烯1-3份、助剂0.3-3份。


2.根据权利要求1所述的一种石墨烯-水泥基导电复合材料，其特征在于：所述的水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥中的一种或几种。


3.根据权利要求2所述的一种石墨烯-水泥基导电复合材料，其特征在于：所述的水为去离子水、蒸馏水、高纯水、超纯水中的一种或几种。


4.根据权利要求1所述的一种石墨烯-水泥基导电复合材料，其特征在于：所述的石墨烯为机械剥离法所制备的单层石墨烯、2-10层石墨烯及N、P、S元素掺杂石墨烯中的一种或几种。


5.根据权利要求1所述的一种石墨烯-水泥基导电复合材料，其特征在于：所述的助剂为分散剂、消泡剂、减水剂、降粘剂、防潮剂中的一种或几种。


6.根据权利要求1-5任一项所述的一种石墨烯-水泥基导电复合材料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
(1)配料：按照石墨烯-水泥基导电复合材料的配方设计，称量相应质量的原料，备用；
(2)混料：将步骤(1)中备用的水、分散剂加入高速分散机的搅拌缸中，以400-600rpm的转速搅拌10-15min，然后将搅拌速度增大至1200-1500rpm，缓慢加入步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世闯，曾凡聪，高金鸽，张江，杨亚敏，曲勇威，
申请(专利权)人：深圳市展旺新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44