一种超防水秸秆二氧化硅石墨烯复合材料及制备方法技术

本发明专利技术的一种超防水秸秆二氧化硅石墨烯复合材料及制备方法属于防水建筑材料技术领域。所述的复合材料，是以粒状秸秆材料、疏水型纳米二氧化硅和石墨烯按质量比60:3～6:1～3混合球磨得到的复合材料；制备方法包括将秸秆纤维和秸秆髓心烘干、粉碎、与疏水型纳米二氧化硅及石墨烯混合球磨等步骤。本发明专利技术工艺简单高效，易于产业化应用，实现秸秆纤维、秸秆髓心一体化处理，实现了秸秆材料超防水性能，提升了材料附加值，拓展了其应用范围。拓展了其应用范围。拓展了其应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种超防水秸秆二氧化硅石墨烯复合材料及制备方法


[0001]本专利技术属于防水建筑材料
，特别涉及一种超防水石墨烯秸秆材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国是一个农业大国，秸秆资源十分丰富，分布广、种类多而且产量巨大。据统计，我国农作物秸秆年产量为7亿t，列世界之首，占全世界秸秆总量的30％左右。据调查，目前我国秸秆利用率约为33％，并且大部分未加处理，经过技术处理后利用的仅占约2.6％。秸秆在建筑材料领域应用主要以砌块、板材为主。但在应用过程中存在制品吸水霉变、耐腐蚀性差、附加值不高等问题。因此，开发一种简便高效的制备方法解决秸秆吸水性问题，使秸秆具有新功能新用途，改善秸秆自身性能，提升其附加值，提高其在功能材料领域的应用具有实际意义。同时，石墨烯由于具有高比表面积，优异的热稳定性以及力学性质，在复合材料增强和导电等领域的研究受到广泛关注。在石墨烯纳米材料制备过程中，石墨烯片层间的范德华力往往被认为是阻碍石墨烯分散的主要问题，如何更好的解决和利用石墨烯的分散稳定性已成为亟待广大学者解决的技术难题。此外，如何开发一种高效、简单的超疏水材料制备方法也是现阶段的研究重点。
[0003]本专利技术正是基于上述问题，变害为利，采用球磨工艺，利用石墨烯片层间的范德华力与疏水型纳米二氧化硅、秸秆材料复合制备，实现三明治结构的石墨烯-疏水型纳米二氧化硅、秸秆复合材料制备，实现超防水石墨烯秸秆复合材料的制备，这必将促进新型防水材料领域的技术发展与进步。相比传统秸秆材料防水技术中普遍存在的原材料预处理工艺复杂、易导致环境污染等问题，本专利技术具有制备工艺简单、高效、环保、无毒害的优点。该研究在国内外尚无报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种超防水石墨烯秸秆材料及其制备方法，工艺简单、成本低廉、环境友好，能够使易吸水的秸秆变成具有超防水性能的材料。
[0005]上述的技术问题通过以下的技术方案实现：
[0006]一种超防水秸秆二氧化硅石墨烯复合材料，是以粒状秸秆材料、疏水型纳米二氧化硅和石墨烯按质量比60:3～6:1～3混合球磨得到的复合材料。
[0007]一种超防水秸秆二氧化硅石墨烯复合材料的制备方法，有以下步骤：
[0008]1)将秸秆纤维和秸秆髓心干燥后机械粉磨至粒度小于100μm的粉末；
[0009]2)将秸秆粉末与疏水型纳米二氧化硅混合后球磨5分钟，再加入石墨烯混合球磨10分钟，其中按质量比，秸秆粉末:疏水型纳米二氧化硅:石墨烯＝60:3～6:1～3。
[0010]在步骤1)中，所述的秸秆可以选自玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆、木纤维等其中的一种或多种，所述的干燥优选在100～120℃条件下进行。
[0011]在步骤2)中，所述的纳米二氧化硅优选粒径小于30nm。
[0012]在步骤2)中，按质量计，各原料用量比优选为秸秆粉末:疏水型纳米二氧化硅:石墨烯＝60:6:1。
[0013]本专利技术以疏水型纳米二氧化硅为主要防水材料，以石墨烯为主要纳米锚固体、辅助载体和防水材料，以秸秆粒子为主要载体，在高能球磨工艺下由于石墨烯具有高比表面积、较强的范德华力，随着球磨时间的延长，在高能量碰撞过程中实现以秸秆粉为中心，利用石墨烯范德华力和高比表面积将疏水型纳米二氧化硅锚固在秸秆粒子表面，形成紧密包裹。实现石墨烯、疏水型纳米二氧化硅在秸秆表面的附着，完成三明治结构的构建，从而制得超防水石墨烯秸秆材料。一方面解决了石墨烯难于分散的技术难题，另一方面解决了单一疏水纳米二氧化硅难于附着和脱附的问题。最终在秸秆粉末粒子表面形成一种致密的防水层，该防水层可以有效的起到防止水分子附着的作用，最终实现秸秆材料的超防水性能。
[0014]本专利技术制备的防水秸秆二氧化硅石墨烯复合材料，可以进一步加工制作成不同形状，广泛应用于防水建材等领域，如利用复合地板的制作工艺，可将本专利技术的复合材料进一步加工成防水地板；或在普通木质家具的表面复合本专利技术的材料，制作成防水家具等。
[0015]综上，本专利技术有以下有益效果：
[0016]1、以秸秆纤维和秸秆髓心为载体，通过球磨工艺构建了秸秆粒子、疏水纳米二氧化硅、石墨烯三明治结构，该工艺简单高效，易于产业化应用，实现秸秆纤维、秸秆髓心一体化处理；
[0017]2、实现了秸秆材料超防水性能，提升了材料附加值，拓展了其应用范围，解决了秸秆材料防水性差的问题；
[0018]3、变害为利，解决了由于范德华力存在导致的石墨烯分散性差、易团聚以及疏水型纳米二氧化硅与秸秆结合后易脱附的技术问题。
附图说明：
[0019]图1是实施例1的步骤1)和步骤2)得到的产物的照片。
[0020]图2是实施例1中步骤1)和步骤2)得到的产物投入到水中的对比。
具体实施方式
[0021]下面举例对本专利技术做更详细的描述
[0022]实施例1：
[0023]1)以玉米秸秆纤维和秸秆髓心为主要原材料，在100℃条件下干燥后初步破碎成粒径小于100μm的秸秆粒状材料，图1左侧为秸秆粒状材料的照片。
[0024]2)将30g秸秆材料与1.5g疏水型纳米二氧化硅混合后球磨5分钟，再将0.5g石墨烯加入混合球磨10分钟，得到的复合材料的照片如图1右侧所示。
[0025]将步骤1)和步骤2)中得到的产物分别投入水中，如图2所示，没有加入疏水型纳米二氧化硅和石墨烯进行球磨的秸秆粒状材料能够分散到水中，而加入疏水型纳米二氧化硅和石墨烯进行球磨之后的复合材料则完全浮于水面之上，说明按本专利技术的方法球磨之后得到的复合材料具有优异的防水性能。
[0026]3)将所述复合材料在压力20MPa，温度100摄氏度条件下模压10分钟，获得直径为6mm，厚度为2mm的秸秆、疏水纳米二氧化硅、石墨烯复合材料样片。
[0027]实施例2：
[0028]1)以小麦秸秆纤维和秸秆髓心为主要原材料，在120℃条件下干燥后初步破碎成粒径小于100μm的秸秆粒状材料；
[0029]2)将30g秸秆材料与2.0g疏水型纳米二氧化硅混合后球磨5分钟，再将1.0g石墨烯加入混合球磨10分钟；
[0030]3)将所述复合材料在压力20MPa，温度140摄氏度条件下模压10分钟，获得直径为6mm，厚度为2mm的秸秆、疏水纳米二氧化硅、石墨烯复合材料样片。
[0031]实施例3：
[0032]1)以水稻秸秆纤维和秸秆髓心为主要原材料，在100℃条件下干燥后初步破碎成粒径小于100μm的秸秆粒状材料；
[0033]2)将30g秸秆材料与2.5g疏水型纳米二氧化硅混合后球磨5分钟，再将1.5g石墨烯加入混合球磨10分钟；
[0034]3)将所述复合材料在压力20MPa，温度150摄氏度条件下模压10分钟，获得直径为6mm，厚度为2mm的秸秆、疏水纳米二氧化硅、石墨烯复合材料样片。
[0035]实施例4：
[0036]1)以高粱秸秆纤维和秸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超防水秸秆二氧化硅石墨烯复合材料，是以粒状秸秆材料、疏水型纳米二氧化硅和石墨烯按质量比60:3～6:1～3混合球磨得到的复合材料。2.一种权利要求1所述超防水秸秆二氧化硅石墨烯复合材料的制备方法，有以下步骤：1)将秸秆纤维和秸秆髓心干燥后机械粉磨至粒度小于100μm的粉末；2)将秸秆粉末与疏水型纳米二氧化硅混合后球磨5分钟，再加入石墨烯混合球磨10分钟，其中按质量比，秸秆粉末:疏水型纳米二氧化硅:石墨烯＝60:3～6:1～3。3.根据权利要求2所述一种超防水秸秆二氧化硅石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡洪亮，肖力光，高皓月，黎子琦，熊泽民，韩利通，李晶辉，赵洪凯，张士停，
申请(专利权)人：吉林建筑大学，
类型：发明
国别省市：