[发明专利]一种导电纤维增强水泥基功能复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥基功能复合材料的制备方法。

背景技术

导电纤维水泥基功能复合材料中纤维导电组分的种类、性质、形状、尺寸、掺量、与水泥基体的相容性以及两者的复合方法等因素，都会影响纤维水泥基功能复合材料的导电特性，且微米级导电纤维常因单丝细小，比表面积大而发生缠绕与团聚，所以导电纤维的分散问题一直是困扰纤维水泥基功能复合材料性能研究的一个难题。目前，利用物理球磨、剪切机械搅拌、超声振荡、酸或碱氧化修饰、表面活性剂等处理方法，使纤维在水泥浆料中获得良好的分散甚至一定的排布，但这些方法存在纤维分散效果不佳、会使纤维碎断、导电性能降低，最高电导率仅达1.15×10^-2S/cm，以及功能性差的缺点。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术制备的导电纤维水泥基功能复合材料纤维分散效果不佳、会使纤维碎断、电导率低以及功能性差的问题，而提供一种导电纤维增强水泥基功能复合材料的制备方法。

一种导电纤维增强水泥基功能复合材料的制备方法按以下步骤实现：一、将导电纤维分散剂溶于挥发性有机溶剂中，得质量浓度为0.1～10％的溶液，然后向溶液中加导电纤维，磁力搅拌后超声处理10～180min，得导电纤维分散相液；二、将去离子水、超塑化剂、早强剂、聚合物乳液、矿物掺合料和水泥混合机械搅匀后，装入绝缘试模中，经流平、振实，制备成水泥浆料基体；三、在水泥浆料基体初凝后终凝前，向其中加入导电纤维分散相液，并对导电纤维分散相液施加直流或交流电场1～3h，待导电纤维分散相液干燥后得水泥基体与导电纤维的复合材料坯体；四、重复步骤二和三3～15次，得到水泥基体与导电纤维间隔排布的坯体，并在上表面浇注水泥浆料基体；五、待浇注的水泥浆料基体凝固24h后，拆模，将试件移至标准养护室中养护预定龄期，得导电纤维增强水泥功能复合材料；其中步骤一中导电纤维与导电纤维分散剂的质量比为1∶0.1～10；步骤二中去离子水与水泥的质量比为0.30～0.80∶1，超塑化剂与水泥的质量比为0.005～0.015∶1，早强剂与水泥的质量比为0～0.005∶1，聚合物乳液与水泥的质量比为0.05～0.20∶1，矿物掺合料与水泥的质量比为0.05～0.15∶1；步骤三中导电纤维与水泥的质量比为1∶20～200。

本发明中表面活性剂超声分散使导电纤维得到分散与排布，施加的电场使具有较高长径比的纤维电偶极化，成为电偶极子，在导电纤维分散相液中受电场力作用产生规则运动并渐趋向于沿电场线方向排布，纤维分散效果好且不会碎断；导电纤维相互桥联搭接，沿电场线形成导电网路，使复合材料传导性能增强，导电性能好，沿施加电场线方向的电导率可达5.1×10^-2S/cm，提高了4.5倍；由于网状交织结构的纤维使水泥基体在弹性变形过程中界面上拥有较大的相对变形阻力，聚合物乳胶的加入使水泥基体自身对振动有滞后阻尼效应，沿电场线方向的导电纤维增强水泥功能复合材料共振阻尼值为0.0696，比现有纤维增强水泥基复合材料的共振阻尼值0.055，提高了26.5％，所得材料的电学性能、减振动力性能均有较大的改善，材料功能性良好。

附图说明

图1为具体实施方式十中所得电场辅助碳纤维分散排布的水泥基导电复合材料断面上两水泥基体层间碳纤维层的扫描电镜照片图。

具体实施方式