一种高强度的纳米气凝胶建筑材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种高强度的纳米气凝胶建筑材料及其制备方法，包括聚醋酸乙烯乳液、纳米级复合气凝胶、聚丙烯酸钠、中空玻璃微珠、膨润土、玻璃纤维、硅铝凝胶粉、硅藻泥以及水；将水、聚醋酸乙烯乳液、聚丙烯酸钠以及玻璃纤维加入到搅拌釜中，搅拌后加入纳米级复合气凝胶、中空玻璃微珠以及硅铝凝胶粉继续搅拌，最后加入膨润土和硅藻泥，搅拌得到得到胶状混合物，将胶状混合物经压制机压制成型，干燥后即可。本发明专利技术制备的建筑材料，具有良好的抗压强度和抗折强度性能，可以满足建筑行业的要求，具有广阔的市场前景。具有广阔的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度的纳米气凝胶建筑材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，具体为一种高强度的纳米气凝胶建筑材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着人民生活水平的提高和建筑技术的发展，对建筑材料功能的要求将越来越高，其中，建筑材料的高强化已经成为一个发展趋势。高强主要是指建筑材料的强度不小于60MPa，高强材料在承重结构中的应用，可以减小材料截面面积提高建筑物的稳定性及灵活性。因此，有效的提高建筑材料的高强化性能是一个未来的必然发展结果。
[0003]例如公告号为CN107151120A的专利技术专利公开了一种高强度建筑材料及其制备方法，包括膨胀珍珠岩粉、陶土、硼酸镁晶须、玻璃微珠、硫酸钙、磷酸钡、甲氧基聚乙二醇、聚丙烯酸酯乳液、脲醛树脂、氯磺化聚乙烯、合成纤维、硅藻土、发泡水泥、活性炭以及海泡石粉；通过添加了发泡水泥，发泡水泥具有多孔的特点，使得其弹性模量低，使其作为高强度建筑材料能够对外力冲击具有吸收和分散作用，从而使得建筑材料具有高强度；但是在实际应用时，原料中的小颗粒物质容易渗入到发泡水泥的孔隙中并对多孔结构进行填充，导致发泡水泥中的大量孔洞都被填堵了，造成建筑材料中的发泡水泥不在具有多孔结构，导致建筑材料对外力冲击的吸收和分散作用大幅度降低，从而造成建筑材料无法满足高强度的特性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种高强度的纳米气凝胶建筑材料及其制备方法，通过在建筑材料中引入制备的纳米级复合气凝胶，利用纳米级复合气凝胶中具有高密度的交联网络，将其均匀分布在建筑材料基体内部，可以形成多层次的复合气凝胶层，从而可以对外力具有更好的抵抗能力，而且纳米级复合气凝胶中还具有由碳化钛纳米片和氧化石墨烯纳米片组装形成连续片层结构，可以起到阻挡力扩散的作用，使得复合气凝胶具有更加优异的抗性，从而可以有效提高建筑材料的力学性能，使其具有高强度的特性，具有良好的抗折和抗折强度，可以很好的满足建筑行业的需求。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种高强度的纳米气凝胶建筑材料，由以下重量份的原料组成：聚醋酸乙烯乳液15～35份、纳米级复合气凝胶5～15份、聚丙烯酸钠3～6份、中空玻璃微珠5～10份、膨润土1～5份、玻璃纤维1～5份、硅铝凝胶粉10～16份、硅藻泥20～30份、水60～80份。
[0007]作为本专利技术的进一步优选方案，所述纳米级复合气凝胶的制备方法如下：
[0008]1)将4,4'
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二氨基二苯醚和N，N
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二甲基甲酰胺一起加入到容器中，搅拌至完全溶解后再加入均苯四甲酸二酐，在0℃下搅拌3～5h，随后将三乙胺加入混合物中继续搅拌5～8h，将形成的粘性溶液缓慢倒入的冰水中，收集形成的沉淀并用去离子水反复洗涤后冷冻5～10h，放入冷冻干燥机中冷冻干燥，得到固态的聚酰胺酸盐；
[0009]2)将纳米纤维素、聚酰胺酸盐加入到去离子水中高速搅拌10～30min后再匀速搅拌30～60min，得到悬浮液，向悬浮液中加入纳米片混合物分散液，超声处理20～40min，分散均匀后倒入模具中，在室温下溶胶
‑
凝胶20～25h，得到水凝胶；
[0010]3)将水凝胶在液氮中冷冻10～20min，经冷冻干燥后脱模，转移至真空管式炉中，在氮气气氛下，先升温至100～120℃并保温处理1～2h，再升温至200～230℃并保温处理1～2h，自然冷却至室温，经粉碎后即可得到所需的纳米级复合气凝胶。
[0011]更进一步，步骤1)中，所述4,4'
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二氨基二苯醚、N，N
‑
二甲基甲酰胺、均苯四甲酸二酐以及三乙胺的用量比例为(5～10)g：(80～120)mL：(5.5～11.0)g：(1～3)g；
[0012]所述冰水温度为1～4℃；
[0013]所述冷冻温度为
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5～
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10℃。
[0014]更进一步，步骤2)中，所述悬浮液中，纳米纤维素、聚酰胺酸盐以及去离子水的用量比例为(3～10)g：(1～3)g：(100～300)mL；
[0015]所述悬浮液与纳米片混合物分散液的体积比为1：(0.1～0.5)；
[0016]所述高速搅拌的转速为8000～10000r/min；
[0017]所述匀速搅拌的转速为300～500r/min。
[0018]更进一步，步骤3)中，所述升温速率为2～5℃/min；
[0019]所述两次升温的速率相同。
[0020]作为本专利技术的进一步优选方案，所述纳米片混合物分散液的配制方法如下：
[0021]将氟化锂与盐酸混合均匀后，加入钛碳化铝，在室温下搅拌30～50min后转移至水浴锅中，在35～40℃下继续搅拌20～25h，经去离子水反复离心洗涤，得到多层纳米片，将多层纳米片与复合氧化石墨烯一起加入到去离子水中，搅拌2～6h后再超声处理30～50min，得到纳米片混合物分散液。
[0022]作为本专利技术的进一步优选方案，所述氟化锂、盐酸、钛碳化铝的用量比例为(3～4)g：(40～60)mL：(2～3)g；
[0023]所述盐酸的浓度为9～10mol/L；
[0024]所述多层纳米片与复合氧化石墨烯的质量比为(2～6)：(4～8)；
[0025]所述纳米片混合物分散液的固含量为2～8％。
[0026]作为本专利技术的进一步优选方案，所述复合氧化石墨烯的制备方法如下：
[0027]将二硫化钨纳米片悬浮液缓慢添加到氧化石墨烯分散液中，搅拌均匀后，加入二水合醋酸锌以及四水合醋酸镁，搅拌1～3h后经超声处理20～40min，接着，缓慢加入由草酸和去离子水组成的混合液，在60～70℃下搅拌2～5h，将形成的溶胶前驱体在550～650℃以及氮气保护下退火处理50～80min，即可得到复合氧化石墨烯。
[0028]作为本专利技术的进一步优选方案，所述二硫化钨纳米片悬浮液、氧化石墨烯分散液、二水合醋酸锌、四水合醋酸镁、草酸以及去离子水的用量比例为(2～6)mL：(50～80)mL：(5.5～6.8)g：(0.5～0.8)g：(3.5～4.2)g：(50～70)mL；
[0029]所述二硫化钨纳米片悬浮液的浓度为0.3～0.5g/L；
[0030]所述氧化石墨烯分散液的浓度为0.6～1.0g/L。
[0031]一种高强度的纳米气凝胶建筑材料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0032]按重量份数称取原料，将水、聚醋酸乙烯乳液、聚丙烯酸钠以及玻璃纤维加入到搅
拌釜中，以1000～1500r/min搅拌20～50min，接着加入纳米级复合气凝胶、中空玻璃微珠以及硅铝凝胶粉，继续搅拌10～30min，最后加入膨润土和硅藻泥，搅拌30～60min，得到胶状混合物，将胶状混合物经压制机压制成型，干燥后即可；
[0033]其中干燥可采用自然风干，或在1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度的纳米气凝胶建筑材料，其特征在于，是由以下重量份的原料组成：聚醋酸乙烯乳液15～35份、纳米级复合气凝胶5～15份、聚丙烯酸钠3～6份、中空玻璃微珠5～10份、膨润土1～5份、玻璃纤维1～5份、硅铝凝胶粉10～16份、硅藻泥20～30份、水60～80份。2.根据权利要求1所述的一种高强度的纳米气凝胶建筑材料，其特征在于，所述纳米级复合气凝胶的制备方法如下：1）将4,4'
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二氨基二苯醚和N，N
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二甲基甲酰胺一起加入到容器中，搅拌至完全溶解后再加入均苯四甲酸二酐，在0℃下搅拌3～5h，随后将三乙胺加入混合物中继续搅拌5～8h，将形成的粘性溶液缓慢倒入的冰水中，收集形成的沉淀并用去离子水反复洗涤后冷冻5～10h，放入冷冻干燥机中冷冻干燥，得到固态的聚酰胺酸盐；2）将纳米纤维素、聚酰胺酸盐加入到去离子水中高速搅拌10～30min后再匀速搅拌30～60min，得到悬浮液，向悬浮液中加入纳米片混合物分散液，超声处理20～40min，分散均匀后倒入模具中，在室温下溶胶
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凝胶20～25h，得到水凝胶；3）将水凝胶在液氮中冷冻10～20min，经冷冻干燥后脱模，转移至真空管式炉中，在氮气气氛下，先升温至100～120℃并保温处理1～2h，再升温至200～230℃并保温处理1～2h，自然冷却至室温，经粉碎后即可得到所需的纳米级复合气凝胶。3.根据权利要求1所述的一种高强度的纳米气凝胶建筑材料，其特征在于，步骤1）中，所述4,4'
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二氨基二苯醚、N，N
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二甲基甲酰胺、均苯四甲酸二酐以及三乙胺的用量比例为（5～10）g：（80～120）mL：（5.5～11.0）g：（1～3）g；所述冰水温度为1～4℃；所述冷冻温度为
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5～
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10℃。4.根据权利要求1所述的一种高强度的纳米气凝胶建筑材料，其特征在于，步骤2）中，所述悬浮液中，纳米纤维素、聚酰胺酸盐以及去离子水的用量比例为（3～10）g：（1～3）g：（100～300）mL；所述悬浮液与纳米片混合物分散液的体积比为1：（0.1～0.5）；所述高速搅拌的转速为8000～10000r/min；所述匀速搅拌的转速为300～500r/min。5.根据权利要求1所述的一种高强度的纳米气凝胶建筑材料，其特征在于，步骤3）中，所述升温...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄清林，陈星，黄智峰，陈维菁，
申请(专利权)人：浙江智峰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：