超高韧性多壁碳纳米管-聚乙烯醇纤维改性地聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超高韧性多壁碳纳米管‑聚乙烯醇纤维改性地聚合物及其制备方法，该材料以地聚合物作为基材，通过内掺复合纤维组成。本发明专利技术的地聚合物具有凝结速度快，韧性高，凝结速度快，流动性好等特点，此外该地聚合物还具有较高的施工性能和耐久性能。本发明专利技术的超高韧性多壁碳纳米管‑聚乙烯醇纤维改性地聚合物能广泛应用于梁，柱等结构的加固，具有很高的应用推广价值。

【技术实现步骤摘要】
超高韧性多壁碳纳米管-聚乙烯醇纤维改性地聚合物及其制备方法
本专利技术涉及地聚合物基材料
，尤其涉及一种超高韧性多壁碳纳米管-聚乙烯醇纤维改性地聚合物及其制备方法。
技术介绍
超高韧性水泥基复合材料(ECC)是一种利用短纤维增强，硬化后具有显著应变硬化特征的材料，在拉伸荷载下，其极限拉伸应变可以达到3％。由于ECC未使用粗骨料而需要大量的水泥，这不仅增加成本，而且水泥制造过程中的“两磨一烧”一方面既浪费了大量能源，另一方面产生的CO2也给生态环境带来了极大的挑战。然而地聚合物是一种利用粉煤灰，矿渣等工业废弃物在碱激发条件下生成的一种由硅氧四面体和铝氧四面体构成的无定型三维网状结构。它是一种绿色环保，成产成本低的胶凝材料，且具有耐高温，耐酸碱及固化重金属等优异性能，但也存在韧性低，拉伸强度低等缺点。因此，结合其各自的优点，利用地聚合物代替ECC中的水泥来研制超高韧性地聚合物具有重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种超高韧性多壁碳纳米管-聚乙烯醇纤维改性地聚合物及其制备方法。本专本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高韧性多壁碳纳米管-聚乙烯醇纤维改性地聚合物，其特征在于：按质量分数计，包含如下组分：粉煤灰25-30份，矿渣7-9份，偏高岭土1-3份，硅粉1-3份，石英砂33-40份，复合碱激发剂11-18份，水6-8份，分散剂0.02-0.04份，消泡剂0.03-0.05份，改性的多壁碳纳米管0.03-0.05份，改性的聚乙烯醇纤维0.5-0.7份。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高韧性多壁碳纳米管-聚乙烯醇纤维改性地聚合物，其特征在于：按质量分数计，包含如下组分：粉煤灰25-30份，矿渣7-9份，偏高岭土1-3份，硅粉1-3份，石英砂33-40份，复合碱激发剂11-18份，水6-8份，分散剂0.02-0.04份，消泡剂0.03-0.05份，改性的多壁碳纳米管0.03-0.05份，改性的聚乙烯醇纤维0.5-0.7份。


2.根据权利要求1所述的超高韧性多壁碳纳米管-聚乙烯醇纤维改性地聚合物，其特征在于：
所述粉煤灰中的SiO2为30-50wt％，Al2O3为30-40wt％；粉煤灰粒径为5000-6000目；
所述偏高岭土通过以下过程制得：将高岭石在600-700℃的温度下煅烧10-14小时，然后研磨，筛分，使其粒径小于50nm，且制备偏高岭土中的Al2O3为50-60wt％，SiO2为20-30wt％；
所述硅粉中的SiO2质量比大于97％，粒径为2000-3000目；
所述矿渣为使用筛分法将球磨机球磨3-5小时制得，使得矿渣平均粒径为100-200nm；
所述石英砂的粒径为80-120目；
所述分散剂为碳酸钠粉末，以质量比计，其含量为胶凝材料组分的0.1％-0.3％；
所述消泡剂为磷酸三丁酯，以质量比计，其含量为胶凝材料组分的0.1％-0.3％；
所述复合碱激发剂为采用初始模数为2.5-3.5，固体含量为35-39％的钠水玻璃，并且采用氢氧化钠配置成模数为1.2-1.8的钠水玻璃，然后陈化12-48h制得。


3.根据权利要求1或2所述的超高韧性多壁碳纳米管-聚乙烯醇纤维改性地聚合物，其特征在于：
所述改性多壁碳纳米管通过如下过程制得：将多壁碳纳米管置于浓硝酸和浓硫酸的混合溶液中，其中多壁碳纳米管在混合溶液中的质量比为1/100-1/200，所述浓硝酸和浓硫酸的体积比为1/2-1/4，然后充分搅拌，在40-60℃下超声震荡3-6小时后静置，接着用去离子水进行稀释，离心分离，得到的沉淀再采用此方法直至所得溶液的PH值大于7，最后将所得的溶液在60-70℃，20-30Pa的真空环境中进行干燥，得到初步改性的多壁碳纳米管，接着将初步改性的多壁碳纳米管加入到氯化亚砜溶剂中，所述多壁碳纳米管与氯化亚砜的质量比为1:200；滴加5滴N,N-二甲基甲酰胺作为催化剂，接着在300-500W的功率下超声0.5-0.7小时，然后在60-75℃的条件下回流12-20小时，即得到改性的多壁碳纳米管。


4.根据权利要求1或2所述的超高韧性多壁碳纳米管-聚乙烯醇纤维改性地聚合物，其特征在于：
所述改性的聚乙烯醇纤维的制作过程如下：将聚乙烯醇纤维剪成12mm长的短纤维，然后用丙酮溶液在70℃下回流清洗，真空干燥，接着浸泡于1mol/L的氢氧化钾溶液中0.3-0.5小时，乙醇清洗，真空干燥，然后浸泡于1mol/L的溶液中5分钟，接着乙醇清洗，在50-60℃下真空干燥，得到初步改性的聚乙烯醇纤维，然后将初步改性的聚乙烯醇纤维置于含有N,N-二甲基甲酰胺的氯化亚砜溶液中，乙醇清洗，在50-60℃下真空干燥，然后置于含有聚乙烯亚胺和N-甲基吡咯烷酮的聚乙烯亚胺溶液中，所述聚乙烯亚胺与N-甲基吡咯烷酮体积比为1:100，在300-500W的功率下超声0.5-0.7小时，乙醇清洗，在50-60℃下真空干燥即得到改性的聚乙烯醇纤维。


5.根据权利要求3所述的超高韧性多壁碳纳米管-聚乙烯醇纤维改性地聚合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杉，李发平，卢亦焱，杨哲铭，闫东明，蔡新华，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42