一种石墨烯无碱液体速凝剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯无碱液体速凝剂及其制备方法和用途，所述石墨烯无碱液体速凝剂包括：含铝溶液、少层石墨烯分散液、助促凝剂和pH调节剂；所述制备方法包括以下步骤：混合含铝溶液、少层石墨烯分散液、助促凝剂和pH调节剂，得到所述石墨烯无碱液体速凝剂，所述石墨烯无碱液体速凝剂用于喷射混凝土；本发明专利技术利用膨胀石墨配制少层石墨烯分散液用于石墨烯无碱液体速凝剂，无需加热步骤即可得到抗压强度高、初终凝时间短且生产成本低的石墨烯无碱液体速凝剂。液体速凝剂。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯无碱液体速凝剂及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于废水处理
，尤其涉及一种石墨烯无碱液体速凝剂及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]混凝土速凝剂是一种能促进水泥或混凝土快速凝结、硬化，并在短时间内产生一定强度的外加剂。混凝土速凝剂在矿山井巷、隧道等工程，以及公路工程等施工时间短的堵漏和抢修工程、甚至在加速基建速度上都有着极为广泛的应用。衡量速凝剂质量优劣的指标主要包括速凝剂的存储稳定性、抗冻结性等物化性能；促凝效果、早期强度、后期强度、耐久性等使用性能；以及拌和分散均一性、扬尘和喷射回弹率等喷射作业特性。
[0003]市售速凝剂的种类很多，大致可以分为碱性粉体速凝剂、无碱粉体速凝剂、碱性液体速凝剂和无碱液体速凝剂四大类，其中，无碱液体速凝剂既具有安全环保的特点，又能确保建设稳定快速的实施，已经成为速凝剂的主流发展方向，但无碱液体速凝剂存在掺量高、稳定性差、凝结时间长等问题，同时传统工艺存在需要加热的问题，这对能源是一个极大的消耗，同时也增加了碳排放，一些速凝剂的成本非常高，原因是所用原料价格高昂，这些问题需要进一步解决。英国建筑公司Nationwide Engineering在阿姆斯伯里的新南区体育馆建筑工程中首次实现了石墨烯增强型混凝土板，相比于其他混凝土版板强度大约提高了30％，成本节约了大约10
‑
20％，碳排放也在一定程度上下降，这为开发石墨烯无碱液体速凝剂提供了技术可行路径。
[0004]CN112939511A公开了一种无碱液体速凝剂。原料包括硫酸盐30～50份；醇胺5～10份：悬浮剂1～5份：增稠剂1～10份：pH调节剂1～5份：消泡剂1～5份；氟硅酸盐2～8份；聚合硫酸铁盐10～20份；碱性硅溶胶：10～30份。该无碱液体速凝剂具有一定的速凝效果，但是在混凝土强度上还有很大的提升空间。
[0005]CN110627397A公开了一种高强型无碱液体速凝剂，包括以下组分，按重量份计算：硫酸铝30～50份；氢氧化铝3～8份；氢氟酸5～25份；硫酸镁0～20份；氧化镁1.0～3.0份；氟硅酸盐0.5～3份；乳化剂0.3～1.2份；稳定剂0.2～1.0份：水30～50份高强型无碱液体速凝剂的制备方法，包括以下步骤，S1：制备氯铝络合溶液，按比例称以下物料先加入水、稳定剂、氟硅酸盐和氢氧化铝，预分散后加入氢氟酸溶液，待反应结束后得到混合液保温混合液，保温温度为85～90℃，直到分馏出多余混合液中游离的氢氟酸为止；S2：制备无碱速凝剂：分馏完毕后，停止保温，按比例称取以下物料，硫酸铝、硫酸镁和乳化剂并投入混合液中，反应一定时间后加入氧化镁，继续反应，反应结束后得到高强型无碱速凝剂。所述高强型无碱液体速凝剂的制备方法包含分馏步骤，较为复杂，其对混凝土强度和凝结速度的提升也十分有限。
[0006]CN110255955B公开了一种无碱液体速凝剂及其制备方法和应用，按质量百分数计，该无碱液体速凝剂的原料包括以下组分：硫酸铝：45％～55％，纳米氧化铝：5％～10％，氢氟酸：5％～10％，增溶组分：3％～7％，氟硅酸盐：2％～6％，早强组分：1％～4％，稳定组
分：0.5～1％，水：20～32％。所述无碱液体速凝剂以硫酸铝为主要原料，配以纳米氧化铝、氢氟酸、增溶组分、氟硅酸盐、早强组分、稳定组分，具有良好的促凝效果、长期稳定性和较低的回弹率，但其凝结时间较长。
[0007]由上述方案的缺陷可知，需要专利技术使混凝土凝结更快、凝结后强度更高的混凝土速凝剂配方。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的掺量高、稳定性差、凝结时间长等问题，本专利技术提出了一种石墨烯无碱液体速凝剂及其制备方法和用途，在配方中利用膨胀石墨配制少层石墨烯分散液，无需外加热源即可得到抗压强度高、生产成本低的所述石墨烯无碱液体速凝剂。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种石墨烯无碱液体速凝剂，所述石墨烯无碱液体速凝剂包括：含铝溶液、少层石墨烯分散液、助促凝剂和pH调节剂。
[0011]本专利技术在传统无碱液体速凝剂的配方上进行改良，在速凝剂体系中添加了少层石墨烯分散液，其中少层石墨烯指分散液中的石墨烯层数小于三层，得到的稳定性优良的石墨烯无碱液体速凝剂，碱含量以Na2O计，小于5wt
‰
，属于典型的无碱液体速凝剂，其对于混凝土具有显著的强度提升和凝结时间加速作用。
[0012]优选地，所述石墨烯无碱液体速凝剂包括以下重量份数的组分：
[0013][0014]本专利技术的石墨烯无碱液体速凝剂中按重量份数含铝溶液为385
‑
405份，例如可以是385份、390份、395份、400份或405份，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；少层石墨烯分散液为0.5
‑
1份，例如可以是0.1份、0.2份、0.3份、0.5份、0.7份、0.8份或1份，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；助促凝剂为10
‑
15份，例如可以是10份、11份、12份、13份、14份或15份，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；pH调节剂为10
‑
20份，例如可以是10份、11份、12份、13份、15份、18份或20份，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0015]优选地，所述含铝溶液包括以下重量份数的原料：
[0016]酸溶液
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150
‑
180份；
[0017]铝氧化物
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
35
‑
40份；
[0018]铝盐
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
180
‑
200份。
[0019]本专利技术的含铝溶液中按重量份数包括酸溶液150
‑
180份，例如可以是150份、160份、170份或180份，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适
用；铝氧化物为35
‑
40份，例如可以是35份、36份、37份、38份、39份或40份，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；铝盐为180
‑
200份，例如可以是180份、185份、190份、195份或200份，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0020]优选地，所述含铝溶液中Al含量以Al2O3计，在12
‑
15wt％范围内，例如可以是12wt％、12.5wt％、13wt％、13.5wt％、14wt％、14.5wt％或15wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，所述少层石墨烯分散液包括以下重量份数的组分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯无碱液体速凝剂，其特征在于，所述石墨烯无碱液体速凝剂包括：含铝溶液、少层石墨烯分散液、助促凝剂和pH调节剂。2.根据权利要求1所述的石墨烯无碱液体速凝剂，其特征在于，所述石墨烯无碱液体速凝剂包括以下重量份数的组分：3.根据权利要求1或2所述的石墨烯无碱液体速凝剂，其特征在于，所述含铝溶液包括以下重量份数的原料：酸溶液
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
150
‑
180份；铝氧化物
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
35
‑
40份；铝盐
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
180
‑
200份；优选地，所述少层石墨烯分散液包括以下重量份数的组分：4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的石墨烯无碱液体速凝剂，其特征在于，所述助促凝剂包括二乙醇胺、三乙醇胺、MgSO4、CuSO4或ZnSO4中的任意一种或至少两种的组合，优选为二乙醇胺和/或三乙醇胺；优选地，所述pH调节剂包括CaO、MgO或ZnO中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述酸溶液包括氢氟酸、氟硅酸、磷酸或多聚磷酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述铝氧化物包括活性氢氧化铝和/或γ
‑
氧化铝；优选地，所述铝盐包括十八水合硫酸铝、九水硝酸铝、硫酸铝或硝酸铝中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求3或4所述的石墨烯无碱液体速凝剂，其特征在于，所述悬浮剂包括聚维酮、聚丙烯酸钠或烷基酚聚氧乙烯醚
‑
10中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述乳化剂包括椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、磺酸、异构十三碳醇聚氧乙烯醚、司盘
‑
80或吐温
‑
80中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述消泡剂包括聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷或十二烷基二苯
醚二磺酸钠中的任意一种或至少两种的组合。6.一种如权利要求1
‑
5任一项所述的石墨烯无碱液体速凝剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：混合含铝溶液、少层石墨烯分散液、助促凝剂和pH调节剂，得到所述石墨烯无碱液体速凝剂。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混合中，含铝溶液、少层石墨烯分散液、助促凝剂和pH调节剂的质量比为(385
‑
405):(0.5
‑
1):(10
‑
15):(10
‑
20)；优选地，所述含铝溶液的配制包括以下步骤：铝氧化物加入在搅拌状态下的酸溶液中，进行一段反应；一段反应后的产物与铝盐混合，进行二段反应，得到所述含铝溶液；优选地，所述酸溶液的浓度为18
‑
22wt％；优选地，所述酸溶液包括氢氟酸、氟硅酸、磷酸或多聚磷酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述铝氧化物包括活性氢氧化铝和/或γ
‑
氧化铝；优选地，所述铝盐包括十八水合硫酸铝、九水硝酸铝、硫酸铝或硝酸铝中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述酸溶液、铝氧化物和铝盐的质量比为(150
‑
180):(35
‑
40):(180
‑
200)；优选地，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭强强，蒋泽文，
申请(专利权)人：湖州中科绿色制造产业创新中心，
类型：发明
国别省市：