一种石墨烯纸复合填料导电砂浆及其制备方法技术

本发明专利技术属于建筑材料技术领域，具体涉及一种复合石墨烯纸填料导电砂浆及其制备方法。本发明专利技术导电砂浆包括以下重量份数的组分：水泥160

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯纸复合填料导电砂浆及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种复合石墨烯纸填料导电砂浆及其制备方法。

技术介绍

[0002]钢筋混凝土在长期使用过程中，由于钢筋钝化膜层在氯离子侵蚀或者混凝土层碳化作用下遭到破坏，进而在含氧条件下发生腐蚀反应，造成钢筋混凝土结构劣化会严重影响其结构安全性。工程人员使用钢筋涂层、混凝土涂层、阴极保护或阻锈剂等等技术手段防治钢筋混凝土结构的腐蚀，不过阴极保护技术被众多权威机构鉴定认为是在氯盐侵蚀环境下唯一有效的腐蚀控制技术。阴极保护技术是结合外部阳极以及电源与钢筋构成电回路系统，使得钢筋得到充分保护。在该技术中，外加阳极材料通常采用含有惰性金属氧化物涂层的惰性金属条或者丝网作为主阳极电极，并采用砂浆或者导电砂浆将主阳极掩埋固定于所保护结构中。
[0003]目前阳极导电砂浆材料大多采用外掺碳纤维、石墨粉、金属或金属氧化物(牺牲阳极)以及焦炭颗粒等与水泥浆体拌和制备，所制得砂浆的电阻率范围为1.0～0.05Ω
·
m。但此类阳极导电砂浆材料存在诸如成本高昂、制备过程繁琐等局限性。
[0004]CN114195452A公开了一种导电砂浆、高导电性的导电水泥基材料及其制备方法，具体公开了按质量百分含量计，所述导电砂浆的原料配方包括以下组分：水泥36
‑
41％；水19
‑
20％；减水剂0.5
‑
1％；石墨0.5
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3％；碳纤维0.1
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0.5％；硅灰7
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8％；机制砂30
‑
32％；碳纤维分散剂0.1
‑
0.2％和消泡剂0.01
‑
0.08％；其中，石墨的粒径为800
‑
1200目。该技术方案采用低掺量的粒度较细的石墨粉复掺低掺量的碳纤维，协同硅灰的使用，提升导电砂浆的导电性能，但是该技术方案获得的导电砂浆应用于腐蚀领域时，使得导电砂浆中水泥基材料发生酸化溶解，所添加的导电增强组分也并不能够起到补充阳极反应所消耗的碱性电解质，提高了主阳极金属与导电水泥砂浆的接触电阻，还存在改进空间。
[0005]CN107651906A公开了一种轻质导电砂浆材料，其特征在于，按重量份数计，包括如下组分：水泥100份，负载改性琼脂凝胶的导电多孔轻骨料25
‑
60份，水30
‑
45份，其中，负载改性琼脂凝胶的导电多孔轻骨料通过以下方法制备而成：(1)将琼脂粉加入水中，并加热直至琼脂粉完全溶解后，加入无机盐类电解质，保持溶液的温度在90℃以上并持续搅拌30s以上，补充蒸发损失相应质量沸水，制备得改性琼脂水溶液；再将石墨粉加入改性琼脂水溶液中，以60r/min以上转速强制搅拌，使石墨粉均匀分散于改性琼脂水溶液中；(2)将多孔陶粒浸没于分散有石墨粉的改性琼脂水溶液中，保持温度在80℃以上并持续搅拌2min以上，取出多孔陶粒，风冷至多孔陶粒表面的琼脂凝固为凝胶状，剥离多余琼脂凝胶。该技术方案以低电阻率且负载有功能性改性琼脂的导电多孔轻质骨料为原料，替代传统石英质骨料作为砂浆的导电增强相，但是功能性改性琼脂的成本相比建筑材料本身非常高，制作工序非常繁琐，限制了其进一步推广应用。
[0006]综述所述，现有技术仍缺乏一种制备简单、成本可控和导电性能良好的导电砂浆。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种石墨烯纸复合填料导电砂浆，其目的在于通过激光制备负载石墨烯纸的复合填料，填料本身是碱性的多孔材料，而且将填料进行物理破碎，能够均匀分散在体系中，石墨烯材料具有很强的硬度，在砂浆体系能够起到很好的搭接，形成导电通路，大大降低水泥基材料的电阻率，导电性能大大提高。本专利技术的详细技术方案如下所述。
[0008]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种石墨烯纸复合填料导电砂浆，其特征在于，包括以下重量份数的组分：水泥160
‑
200份；粉煤灰100
‑
140份；中砂600
‑
800份；石墨烯纸复合填料40
‑
100份；可再分散乳胶粉5
‑
10份；减水剂5
‑
20份；缓凝剂1
‑
3份；消泡剂1
‑
2份；
[0009]其中，所述石墨烯纸复合填料通过以下方法制备而成：
[0010](1)将多孔填料为基底，覆盖若干层聚亚酰胺薄膜；
[0011](2)采用激光诱导还原聚酰亚胺纸，得到石墨烯纸；
[0012](3)将多孔填料与石墨烯纸的复合物进行粉碎，即可获得石墨烯纸复合填料。
[0013]作为优选，所述激光诱导具体为将激光器以50
‑
200W的功率、10
‑
50mm/s的扫描速度和500
‑
1000的打印分辨率对聚酰亚胺纸进行扫描，使得聚酰亚胺纸全部还原为黑色的石墨烯纸。
[0014]作为优选，步骤(1)中，所述聚亚酰胺薄膜与所述多孔填料的质量之比为1:(9
‑
99)。
[0015]作为优选，所述激光器为二氧化碳激光器或光纤激光器。
[0016]作为优选，所述多孔填料为陶粒、高岭土、白土和蒙脱土中的至少一种。
[0017]作为优选，所述多孔填料为高岭土。
[0018]作为优选，所述石墨烯纸复合填料颗粒大小为150
‑
200目。
[0019]作为优选，所述可再分散乳胶粉为乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物，颗粒大小为150
‑
200目。
[0020]作为优选，所述消泡剂为有机硅类消泡剂或聚醚类消泡剂。
[0021]按照本专利技术的另一方面，提供了一种所述的石墨烯纸复合填料的导电砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0022](1)将水泥、粉煤灰、石墨烯纸复合填料、可再分散乳胶粉、缓凝剂和消泡剂混合搅拌均匀，然后将中砂加入混合均匀得到混合物；
[0023](2)将减水剂加入步骤(1)的混合物中，加水继续搅拌直至混合均匀，即可获得所述石墨烯纸复合填料导电砂浆。
[0024]本专利技术的有益效果有：
[0025](1)本专利技术通过激光还原聚亚酰胺制备负载石墨烯纸的复合填料，获得的石墨烯导电材料制备工艺简单，导电性能好，刚性高，能够大规模应用于混凝土，在砂浆体系能够起到很好的搭接，大大提高了所制备的获得的导电砂浆的导电性能。
[0026](2)本专利技术作为基底的填料本身是碱性的多孔材料，而且将填料进行物理破碎，能够均匀分散在体系中，能够起到补充阳极反应所消耗的碱性电解质，降低了主阳极金属与导电水泥砂浆的接触电阻，服役时间长，耐环境腐蚀能力高。
[0027](3)本专利技术填料经过物理粉碎后，与砂浆中的粉煤灰、中砂等材料能够相互配合
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯纸复合填料导电砂浆，其特征在于，包括以下重量份数的组分：水泥160
‑
200份；粉煤灰100
‑
140份；中砂600
‑
800份；石墨烯纸复合填料40
‑
100份；可再分散乳胶粉5
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10份；减水剂5
‑
20份；缓凝剂1
‑
3份；消泡剂1
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2份；其中，所述石墨烯纸复合填料通过以下方法制备而成：(1)将多孔填料为基底，覆盖若干层聚亚酰胺薄膜；(2)采用激光诱导还原聚酰亚胺纸，得到石墨烯纸；(3)将多孔填料与石墨烯纸的复合物进行粉碎，即可获得石墨烯纸复合填料。2.根据权利要求1所述的石墨烯纸复合填料的导电砂浆，其特征在于，所述激光诱导具体为将激光器以50
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200W的功率、10
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50mm/s的扫描速度和500
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1000的打印分辨率对聚酰亚胺纸进行扫描，使得聚酰亚胺纸全部还原为黑色的石墨烯纸。3.根据权利要求2所述的石墨烯纸复合填料的导电砂浆，其特征在于，所述聚亚酰胺薄膜与所述多孔填料的质量之比为1:(9
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【专利技术属性】
技术研发人员：张炜，张湘昆，王平，黄宁宁，黄博，林震，
申请(专利权)人：广东复特新型材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：