專利名稱：碳納米管纖維水泥基材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增韌水泥基材料及其制備方法。
技術(shù)背景現(xiàn)代社會高速發(fā)展，水泥材料的脆斷性、低韌性已不能滿足諸如地震、風(fēng) 災(zāi)、壩體內(nèi)部溫度應(yīng)力等復(fù)雜應(yīng)力作用等特殊場合對材料性能的要求。許多學(xué) 者嘗試在其基體中引入一些高強(qiáng)度、高模量的纖維或微粉，如鋼纖維、聚合物 纖維、碳纖維、微納米的二氧化硅等，以增強(qiáng)其相應(yīng)的抗彎、抗斷裂韌性。但增韌效果仍然不太顯著，相應(yīng)制備的碳纖維水泥基復(fù)合材料的斷裂能不到50 N-m，斷裂韌度也不到0.75 MPa/m-1/2。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的解決了現(xiàn)有纖維增韌水泥基材料抗彎、抗斷裂強(qiáng)度偏低，韌 性不高的問題，提供了一種碳納米管纖維水泥基材料及其制備方法。本發(fā)明碳納米管纖維水泥基材料由纖維分散劑、有機(jī)溶劑、碳纖維、碳 納米管、去離子水、超塑化劑、聚合物乳液、礦物摻合料和水泥制成的，其中 碳納米管與纖維分散劑的質(zhì)量比為1 : 0.5 15，碳纖維與纖維分散劑的質(zhì)量比為i : o.i io，碳納米管與碳纖維的質(zhì)量比為i : 0.5 15,去離子水與水泥的質(zhì)量比為0.30 0.80 : 1，超塑化劑與水泥的質(zhì)量比為0.005 0.015 : i，聚合 物乳液與水泥的質(zhì)量比為0.05 0.20 : 1，礦物摻合料與水泥的質(zhì)量比為0.05 0.15: i。本發(fā)明碳納米管纖維水泥基材料中的纖維分散劑是陽離子型分散劑、陰離 子型分散劑、非離子型分散劑中的一種，或者是非離子型分散劑與陽離子型分散劑、陰離子型分散劑中一種的組合；陽離子型分散劑為十六烷基三甲基溴化銨；非離子型分散劑為甲基纖維素、羧乙基纖維素、壬基酚聚氧乙烯醚、阿拉 伯膠中的一種或幾種的組合，陰離子型為十二烷基苯磺酸鈉、聚丙烯酸鈉中的一種或幾種的組合；有機(jī)溶劑為無水乙醇、丙酮、四氫呋喃(THF)、 二甲基 甲酰胺(DMF)、氯仿、乙酸乙酯或十氫萘。碳納米管是平均管徑為1 nm~200nm、長度為0.1pm 20iini的碳納米管；碳纖維是公稱直徑為2 7 pm，長度為 1~6 mm的短切聚丙烯腈基碳纖維；超塑化劑為^-萘系磺酸鹽甲醛縮合物系高 效減水劑、磺化三聚氰胺甲醛樹脂系高效減水劑、羧酸聚醚酯嵌段共聚物系高 效減水劑中的一種或幾種的混合。聚合物乳液為羧基丁苯乳液、聚醋酸乙烯乳 液、苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液中的一種；礦物摻合料為硅灰、粉煤灰、沸石 粉、石英粉中的一種或幾種的混合。本發(fā)明碳納米管纖維水泥基材料的制備方法如下 一、將纖維分散劑溶 于有機(jī)溶劑中配制成質(zhì)量濃度為0.1% 10%溶液，然后將碳納米管加入到溶 液中，磁力攪拌10 60min、超聲分散10 60 min，再將碳纖維加入超聲處理 后的溶液中，然后超聲分散10 60min，得到纖維分散液；二、將去離子水、 超塑化劑、聚合物乳液、礦物摻合料和水泥混合攪拌，得到水泥混合漿料；三、 將步驟一得到的纖維分散液加入水泥混合漿料中攪拌3 5 min，得纖維水泥初 步混合漿料；四、將初步混合漿料喂入高剪切膠體磨中高速剪切5 30min， 再將攪勻的漿料裝入試模中振實、抹平；.五、在試模最上面覆蓋一層10 30 目的銅網(wǎng)，移至真空干燥箱中在真空度為-0.01 MPa -0.08MPa、加熱溫度為 30 8(TC的條件下減壓消泡，加熱揮發(fā)溶劑0.5 3 h， 24h后拆模，再放到相 對濕度為100。/。的室溫水中養(yǎng)護(hù)28d，即得碳納米管纖維水泥基材料；其中歩 驟一中碳納米管與纖維分散劑的質(zhì)量比為1 : 0.5 15，碳纖維與纖維分散劑的質(zhì)量比為i : 0.1 10，碳納米管與碳纖維的質(zhì)量比為i: o.5 i5;步驟二中去離子水與水泥的質(zhì)量比為0.30 0.80 : 1，超塑化劑與水泥的質(zhì)量比為0.005 0.015: i，聚合物乳液與水泥的質(zhì)量比為o.05 o.20 : i，礦物摻合料與水泥的 質(zhì)量比為0.05 0.15 : 1，步驟三中纖維分散液中的碳納米管和碳纖維的總質(zhì) 量與水泥混合漿料中水泥的質(zhì)量比為1 : 20 200。本發(fā)明方法步驟一中纖維分散劑是陽離子型分散劑、陰離子型分散劑、非 離子型分散劑中的一種，或者是非離子型分散劑與陽離子型分散劑、陰離子型分散劑中一種的組合；陽離子型分散劑為十六烷基三甲基溴化銨；非離子型分散劑為甲基纖維素、羧乙基纖維素、壬基酚聚氧乙烯醚、阿拉伯膠中的一種或 幾種的組合，陰離子型為十二垸基苯磺酸鈉、聚丙烯酸鈉中的一種或幾種的組合。步驟一中的有機(jī)溶劑為無水乙醇、丙酮、四氫呋喃(THF)、 二甲基甲酰胺(DMF)、氯仿、乙酸乙酯或十氫萘。步驟一中的碳納米管是平均管徑為1 nm 200nm、長度為0.1pm 20 ,的碳納米管；碳纖維是公稱直徑為2~7 ^im、 長度為1 6mm的短切聚丙烯腈基碳纖維。步驟二中的超塑化劑為"-萘系磺酸 鹽甲醛縮合物系高效減水劑、磺化三聚氰胺甲醛樹脂系高效減水劑、羧酸聚醚 酯嵌段共聚物系減水步驟二中的聚合物乳液為羧基丁苯乳液、聚醋酸乙烯乳 液、苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液中的一種；礦物摻合料為硅灰、粉煤灰、沸石 粉、石英粉中一種或幾種的混合。本發(fā)明中所用的碳質(zhì)纖維中的碳纖維(CF)，它的抗拉強(qiáng)度高、模量高， 熱、電傳導(dǎo)性好；碳納米管(CNT)則是迄今為止最輕質(zhì)高強(qiáng)的中空、管狀纖 維，它的力學(xué)性能極高，拉伸強(qiáng)度達(dá)到50 200GPa，比鋼的高100倍，而密 度卻只有鋼的1/6;其韌性也高，理論延伸率可達(dá)20，彈性應(yīng)變可達(dá)5%以上， 它的電、熱學(xué)性能也很優(yōu)異。當(dāng)將這兩種碳質(zhì)纖維以合適的比例、適當(dāng)?shù)姆椒?添加到水泥基體中，碳納米管、碳纖維在硬化水泥中可很好地發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢， 提高水泥基體力學(xué)性能及抗變形能力的效用。本發(fā)明中所得碳納米管纖維增韌水泥基材料，采用三點彎曲法測試相應(yīng)的 斷裂韌性。對相應(yīng)梁試件斷裂破壞面的進(jìn)行SEM掃描，從相應(yīng)的形貌圖l可 看出，力學(xué)性能優(yōu)異的碳納米管、碳纖維相互搭接疊加，形成了網(wǎng)狀交織結(jié)構(gòu)， 不僅可提高水泥基體的力學(xué)強(qiáng)度，而且由于纖維與水泥基體共同作用能發(fā)揮著 良好的拔出和橋聯(lián)搭接效應(yīng)，阻止和延緩裂縫的發(fā)生、延展，從而能使脆性材 料的水泥基體呈現(xiàn)很高的抗裂性、延性與韌性。采用本發(fā)明方法得到材料的斷 裂能GF及斷裂韌度《d分別為106.3N*m、 0.998 MPa/m—1/2，斷裂能比已有的 纖維增韌水泥基體材料的斷裂能高出112.6%，斷裂韌度比已有的纖維增韌水 泥基體材料的斷裂韌度高出33.1%。


圖1是具體實施方式
十九中所得碳納米管纖維增韌水泥基材料斷裂破壞 面的SEM掃描圖。
具體實施方式
具體實施方式
一本實施方式中碳納米管纖維水泥基材料由纖維分散劑、 有機(jī)溶劑、碳纖維、碳納米管、去離子水、超塑化劑、聚合物乳液、礦物摻合料和水泥制成的，其中碳納米管與纖維分散劑的質(zhì)量比為1 : 0.5 15，碳纖維與纖維分散劑的質(zhì)量比為i : 0.1 10,碳納米管與碳纖維的質(zhì)量比為i : o.5 15，去離子水與水泥的質(zhì)量比為0.30 0.80:1，超塑化劑與水泥的質(zhì)量比為 0.005 0.015 : 1，聚合物乳液與水泥的質(zhì)量比為0.05 0.20 : i，礦物摻合料 與水泥的質(zhì)量比為0.05 0.15 : 1。
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一不同的是纖維分散劑是陽離子型分散劑、陰離子型分散劑、非離子型分散劑中的一種，或者是非離子型分散劑與陽離子型分散劑、陰離子型分散劑中一種的組合；陽離子型分散劑為 十六烷基三甲基溴化銨；非離子型分散劑為甲基纖維素、羧乙基纖維素、壬基 酚聚氧乙烯醚、阿拉伯膠中的一種或幾種的組合，陰離子型為十二烷基苯磺酸 鈉、聚丙烯酸鈉中的一種或幾種的組合；有機(jī)溶劑為無水乙醇、丙酮、四氫呋 喃(THF)、 二甲基甲酰胺(DMF)、氯仿、乙酸乙酯或十氫萘。其它與具體實 施方式一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是碳納米管是平均 管徑為1 nm 200nm、長度為0.1nm 20 jim的碳納米管。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一不同的是碳纖維是公稱直 徑為2~7 pm，長度為1 6 mm的短切聚丙烯腈基碳纖維。其它與具體實施方 式一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一不同的是超塑化劑為"-萘系磺酸鹽甲醛縮合物系高效減水劑、磺化三聚氰胺甲醛樹脂系高效減水劑、 羧酸聚醚酯嵌段共聚物系高效減水劑中的一種或幾種的混合。其它與具體實施 方式一相同。本實施方式中當(dāng)超塑化劑為混合物時，各種混合物之間按任意比混合。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一不同的是聚合物乳液為羧基丁苯乳液、聚醋酸乙烯乳液、苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液中的一種。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一不同的是礦物摻合料為硅 灰、粉煤灰、沸石粉、石英粉中的一種或幾種的混合。其它與具體實施方式
一相同。本實施方式中當(dāng)?shù)V物摻合料為混合物時，各種混合物之間按任意比混合。
具體實施方式
八本實施方式中碳納米管纖維水泥基材料的制備方法如下一、 將纖維分散劑溶于有機(jī)溶劑中配制成質(zhì)量濃度為0.1% 10°/。溶液，然后將碳納米管加入到溶液中，磁力攪拌10 60min、超聲分散10 60min,再將 碳纖維加入超聲處理后的溶液中，然后超聲分散10 60 min，得到纖維分散液；二、 將去離子水、超塑化劑、聚合物乳液、礦物摻合料和水泥混合攪拌，得到 水泥混合漿料；三、將步驟一得到的纖維分散液加入水泥混合漿料中攪拌3 5 min，得纖維水泥初步混合漿料；四、將初步混合漿料喂入高剪切膠體磨中 高速剪切5 30min，再將攪勻的漿料裝入試模中振實、抹平；五、在試模最 上面覆蓋一層10 30目的銅網(wǎng)，移至真空干燥箱中在真空度為-0.01 MPa -0.08MPa、加熱溫度為30 80'C的條件下減壓消泡，加熱揮發(fā)溶劑0.5 3 h， 24h后拆模，再放到相對濕度為100。/。的室溫水中養(yǎng)護(hù)28d，即得碳納米管纖維水泥基材料；其中步驟一中碳納米管與纖維分散劑的質(zhì)量比為1 : 0.5 15, 碳纖維與纖維分散劑的質(zhì)量比為i : 0.1 10，碳納米管與碳纖維的質(zhì)量比為1 : 0.5 15;步驟二中去離子水與水泥的質(zhì)量比為0.30 0.80 : 1，超塑化劑與 水泥的質(zhì)量比為0.005 0.015 : 1,聚合物乳液與水泥的質(zhì)量比為0.05 0.20 : 1，礦物摻合料與水泥的質(zhì)量比為0.05 0.15 : 1，步驟三中纖維分散液中的碳 納米管和碳纖維的總質(zhì)量與水泥混合漿料中水泥的質(zhì)量比為1 : 20 200。本實施方式中所得碳納米管纖維增韌水泥基材料，采用三點彎曲法測試相應(yīng)的斷裂韌性。對相應(yīng)梁試件斷裂破壞面的進(jìn)行SEM掃描，從相應(yīng)的形貌圖1可看出，經(jīng)過表面活性劑超聲處理及高剪切膠體磨的強(qiáng)機(jī)械力攪拌，碳納 米管、碳纖維很好地分布于基體中，且形成了良好的網(wǎng)狀交織結(jié)構(gòu)，不僅可提 高水泥基體的力學(xué)強(qiáng)度，而且由于纖維與水泥基體共同作用能發(fā)揮著良好的拔 出和橋聯(lián)搭接效應(yīng)，阻止和延緩裂縫的發(fā)生、延展，從而能使脆性材料的水泥 基體呈現(xiàn)很高的抗裂性、延性與韌性。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
八不同的是步驟一中纖維分散劑是陽離子型分散劑、陰離子型分散劑、非離子型分散劑中的一種，或者是非離子型分散劑與陽離子型分散劑、陰離子型分散劑中一種的組合;陽離子型分散劑為十六垸基三甲基溴化銨；非離子型分散劑為甲基纖維素、羧乙基纖維 素、壬基酚聚氧乙烯醚、阿拉伯膠中的一種或幾種的組合，陰離子型為十二烷 基苯磺酸鈉、聚丙烯酸鈉中的一種或幾種的組合。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
八不同的是步驟一中的有機(jī) 溶劑為無水乙醇、丙酮、四氫呋喃(THF)、 二甲基甲酰胺(DMF)、氯仿、乙 酸乙酯或十氫萘。其它與具體實施方式
八相同。
具體實施方式
十一本實施方式與具體實施方式
八不同的是步驟一中的碳 納米管是平均管徑為1 nm 200nm、長度為0.1^im~20 pm的碳納米管。其它與具體實施方式
八相同。
具體實施方式
十二本實施方式與具體實施方式
八不同的是歩驟一中碳纖 維是公稱直徑為2 7 pm、長度為1 6 mm的短切聚丙烯腈基碳纖維。其它與具體實施方式
八相同。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
八不同的是步驟二中的超 塑化劑為々-萘系磺酸鹽甲醛縮合物系高效減水劑、磺化三聚氰胺甲醛樹脂系高 效減水劑、羧酸聚醚酯嵌段共聚物系高效減水劑中的一種或幾種的混合。其它 與具體實施方式
八相同。本實施方式中當(dāng)超塑化劑為混合物時，各種混合物之間按任意比混合。
具體實施方式
十四本實施方式與具體實施方式
八不同的是步驟二中的超塑化劑為FDN-AI高效減水劑。其它與具體實施方式
八相同。
具體實施方式
十五本實施方式與具體實施方式
八不同的是步驟二中的超 塑化劑為SMF高效減水劑。其它與具體實施方式
八相同。
具體實施方式
十六本實施方式與具體實施方式
八不同的是步驟二中的超塑化劑為MPEG-550高效減水劑。其它與具體實施方式
八相同。
具體實施方式
十七本實施方式與具體實施方式
八不同的是步驟二中的聚合物乳液為羧基丁苯乳液、聚醋酸乙烯乳液、苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液中的 一種。其它與具體實施方式
八相同。
具體實施方式
十八本實施方式與具體實施方式
八不同的是步驟二中的礦 物摻合料為硅灰、粉煤灰、沸石粉、石英粉中一種或幾種的混合。其它與具體 實施方式八相同。本實施方式中當(dāng)?shù)V物摻合料為混合物時，各種混合物之間按任意比混合。
具體實施方式
十九本實施方式與具體實施方式
八不同的是步驟四中的高 剪切膠體磨為高剪切臥式膠體磨、高剪切立式膠體磨、帶斗式臥式膠體磨、帶 軸承座高剪切膠體磨中的一種或其中一種與立式乳化機(jī)的組合。其它與具體實 施方式八相同。
具體實施方式
二十本實施方式制備碳納米管纖維增韌水泥基材料方法的步驟如下 一、將4.5mL壬基酚聚氧乙烯醚(商品名為曲拉通x-100，簡稱 TxlO)，加入到100mL無水乙醇(EtOH)有機(jī)溶劑中，攪拌溶解，稱取外直 徑為60 100nm、長度1 2 |im的多壁碳納米管 (MWCNT) 0.6 g，公稱直 徑6拜、長度3mm的碳纖維(CF) 1.5 g，將碳納米管和碳纖維加入壬基酚 聚氧乙烯醚和無水乙醇Txl0/EtOH溶液中，分別進(jìn)行30 min的磁力攪拌、超 聲處理，形成碳質(zhì)纖維懸浮分散液；二、稱取3.0 g FDN-AI高效減水劑、和 15 mL苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液，加入120 mL的去離子水中攪拌完全溶解， 再加入30g硅灰、300g水泥攪拌，接著將纖維分散液加入水泥混合漿料中初 步攪拌3min;三、將初步混合漿料喂入高剪切膠體磨中高速剪切15min，再 將攪勻的漿料裝入尺寸為160x20x40 mm試模中振實、抹平；四、在試模最上 面覆蓋一層20目的銅網(wǎng)，移至真空干燥箱中在溫度為50°C ，真空度為-0.06 MPa 的條件下持時2h，以揮發(fā)乙醇、消除漿料中的氣泡，24h后拆模將初步硬化 后的材料放到相對濕度為100%的室溫水中養(yǎng)護(hù)28(1，即得碳納米管纖維增韌 水泥基材料。本實施方式測試碳納米管纖維增韌水泥基材料的斷裂韌性能步驟如下 先用高速石工鋸在160mm長跨中切進(jìn)19mm深度、lmm的細(xì)狹長縫；接著 用lnstron5500R數(shù)字式電液伺服試驗機(jī)，三點彎曲法測試梁試件的斷裂能，進(jìn) 而獲得碳納米管纖維增韌水泥基材料的相關(guān)斷裂參數(shù)。其中以切口梁的跨中撓 度作為試驗的控制量。試驗機(jī)的荷載傳感器量程為20kN，精度取為其量程的 0.005%。撓度測量傳感器的量程為10 mm，其測量滯回為量程的0.1%，蠕變 為量程的0.05%。相應(yīng)測得的碳納米管纖維增韌水泥基材料的斷裂能&及斷 裂韌度《a分別為106.3 N m、 0.998 MPa/m"/2，斷裂能比已有的纖維增韌水 泥基體材料的斷裂能高出112.6%，斷裂韌度比已有的纖維增韌水泥基體材料 的斷裂韌度高出33.1%。
權(quán)利要求
1、碳納米管纖維水泥基材料，其特征在于碳納米管纖維水泥基材料由纖維分散劑、有機(jī)溶劑、碳纖維、碳納米管、去離子水、超塑化劑、聚合物乳液、礦物摻合料和水泥制成的，其中碳納米管與纖維分散劑的質(zhì)量比為1∶0.5～15，碳纖維與纖維分散劑的質(zhì)量比為1∶0.1～10，碳納米管與碳纖維的質(zhì)量比為1∶0.5～15，去離子水與水泥的質(zhì)量比為0.30～0.80∶1，超塑化劑與水泥的質(zhì)量比為0.005～0.015∶1，聚合物乳液與水泥的質(zhì)量比為0.05～0.20∶1，礦物摻合料與水泥的質(zhì)量比為0.05～0.15∶1。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管纖維水泥基材料，其特征在于纖維分散劑是陽離子型分散劑、陰離子型分散劑、非離子型分散劑中的一種，或者是非離子型分散劑與陽離子型分散劑、陰離子型分散劑中一種的組合；陽離子型 分散劑為十六垸基三甲基溴化銨；非離子型分散劑為甲基纖維素、羧乙基纖維 素、壬基酚聚氧乙烯醚、阿拉伯膠中的一種或幾種的組合，陰離子型為十二垸 基苯磺酸鈉、聚丙烯酸鈉中的一種或幾種的組合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管纖維水泥基材料，其特征在于碳納米 管是平均管徑為1 nm 200nm、長度為0.1^im~20 pm的碳納米管；碳纖維是公 稱直徑為2 7 pm，長度為1 6 mm的短切聚丙烯腈基碳纖維；超塑化劑為y9-萘系磺酸鹽甲醛縮合物系高效減水劑、磺化三聚氰胺甲醛樹脂系高效減水劑、 羧酸聚醚酯嵌段共聚物系高效減水劑中的一種或幾種的混合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管纖維水泥基材料，其特征在于聚合物 乳液為羧基丁苯乳液、聚醋酸乙烯乳液、苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液中的一種； 礦物摻合料為硅灰、粉煤灰、沸石粉、石英粉中的一種或幾種的混合。
5、 制備權(quán)利要求1所述的碳納米管纖維水泥基材料的方法，其特征在于 碳納米管纖維水泥基材料的制備方法如下 一、將纖維分散劑溶于有機(jī)溶劑中 配制成質(zhì)量濃度為0.1% 10%溶液，然后將碳納米管加入到溶液中，磁力攪 拌10 60min、超聲分散10 60min，再將碳纖維加入超聲處理后的溶液中， 然后超聲分散10 60min，得到纖維分散液；二、將去離子水、超塑化劑、聚 合物乳液、礦物摻合料和水泥混合攪拌，得到水泥混合漿料；三、將步驟一得 到的纖維分散液加入水泥混合漿料中攪拌3 5 min，得纖維水泥初步混合漿 料；四、將初步混合漿料喂入高剪切膠體磨中高速剪切5 30 min，再將攪勻 的漿料裝入試模中振實、抹平；五、在試模最上面覆蓋一層10 30目的銅網(wǎng)，移至真空干燥箱中在真空度為-0.01 MPa -0.08MPa、加熱溫度為30 80。C的 條件下減壓消泡，加熱揮發(fā)溶劑0.5 3 h，24h后拆模，再放到相對濕度為100% 的室溫水中養(yǎng)護(hù)28d，即得碳納米管纖維水泥基材料；其中步驟一中碳納米管 與纖維分散劑的質(zhì)量比為1 : 0.5 15，碳纖維與纖維分散劑的質(zhì)量比為1 : 0.1 10，碳納米管與碳纖維的質(zhì)量比為1 : 0.5 15;步驟二中去離子水與水 泥的質(zhì)量比為0.30 0.80 : 1，超塑化劑與水泥的質(zhì)量比為0.005 0.015 : 1， 聚合物乳液與水泥的質(zhì)量比為0.05 0.20:1，礦物摻合料與水泥的質(zhì)量比為 0.05 0.15 : l，步驟三中纖維分散液中的碳納米管和碳纖維的總質(zhì)量與水泥混 合漿料中水泥的質(zhì)量比為1 : 20 200。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳納米管纖維水泥基材料的制備方法，其特征在于步驟一中纖維分散劑是陽離子型分散劑、陰離子型分散劑、非離子型分散 劑中的一種，或者是非離子型分散劑與陽離子型分散劑、陰離子型分散劑中一種的組合；陽離子型分散劑為十六烷基三甲基溴化銨；非離子型分散劑為甲基 纖維素、羧乙基纖維素、壬基酚聚氧乙烯醚、阿拉伯膠中的一種或幾種的組合， 陰離子型為十二垸基苯磺酸鈉、聚丙烯酸鈉中的一種或幾種的組合。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳納米管纖維水泥基材料的制備方法，其特征 在于步驟一中的有機(jī)溶劑為無水乙醇、丙酮、四氫呋喃、二甲基甲酰胺、氯仿、 乙酸乙酯或十氫萘。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳納米管纖維水泥基材料的制備方法，其特征 在于步驟一中的碳納米管是平均管徑為1 nm~200 nm、長度為0.1pm~20 pm的 碳納米管；碳纖維是公稱直徑為2~7 pm、長度為1 6 mm的短切聚丙烯腈基 碳纖維。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳納米管纖維水泥基材料的制備方法，其特征 在于步驟二中的超塑化劑為^萘系磺酸鹽甲醛縮合物系高效減水劑、磺化三聚 氰胺甲醛樹脂系高效減水劑、羧酸聚醚酯嵌段共聚物系高效減水劑中的一種或 幾種的混合。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳納米管纖維水泥基材料的制備方法，其特征 在于步驟二中的聚合物乳液為羧基丁苯乳液、聚醋酸乙烯乳液、苯乙烯-丙烯 酸酯共聚乳液中的一種；礦物摻合料為硅灰、粉煤灰、沸石粉、石英粉中一種 或幾種的混合。
全文摘要
碳納米管纖維水泥基材料及其制備方法，它涉及一種增韌水泥基材料及其制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有纖維增韌水泥基材料抗彎、抗斷裂強(qiáng)度偏低，韌性不高的問題。本發(fā)明由纖維分散劑、有機(jī)溶劑、碳纖維、碳納米管、去離子水、超塑化劑、聚合物乳液、礦物摻合料和水泥制成的。本發(fā)明制備方法如下將纖維分散液加入水泥混合漿料中攪拌后，將初步混合的漿料喂入高剪切膠體磨中高速剪切5～30min，再將攪勻的漿料裝入試模中，移至真空干燥箱中，減壓消泡，加熱揮發(fā)溶劑0.5～3h，24h后拆模在室溫水中養(yǎng)護(hù)28d，即得。采用本發(fā)明方法得到材料的斷裂能G_F及斷裂韌度K_CI分別為106.3N·m、0.998MPa/m^-1/2，比已有的纖維增韌水泥基體材料的斷裂能、斷裂韌度分別高出112.6％、33.1％。
文檔編號C04B28/00GK101274831SQ20081006452
公開日2008年10月1日 申請日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日
發(fā)明者段忠東, 羅健林 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)