[发明专利]建筑用混杂纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑用材料以及该材料的生产方法。

背景技术

水泥/混凝土的低韧性、高脆性、减振耗能性能低的缺点一直限制着其作为主要土木工程材料的使用，人们一直尝试添加各类高性能宏观纤维材料来减弱水泥材料引起的结构失效、提升它的机械性能。众所周知，水泥基材料硬化后常是一种包多尺度、多孔性的凝胶体，其孔结构既包括大于1μm的大孔，又包括介于10²-10³nm间的毛细孔，介于10-10²nm的过渡孔，还包括小于10nm的凝胶孔，且多数处于纳米尺度。相应宏观纤维增强水泥基材料在微观/纳米尺度仍有诸多缺陷，需要利用纳米纤维材料或树脂填料对其进一步改性，改善其力学与功能性能。

纳米纤维尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相近，表现出诸多纳米效应，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面与界面效应和宏观量子隧道效应等。当将这种高性能的纳米纤维添加到水泥基体中，纳米纤维可填充水泥基材料的孔隙，改善其微孔结构，提高水泥基体力学性能及抗变形能力的效用，如专利号为ZL200810064075.0和专利号为ZL200810064119.X的中国专利中分别所提及利用碳纳米管纳米纤维来增强水泥基复合材料的抗拉强度、弯曲强度、动态冲击强度等机械力学性能。然而，纤维增强复合材料的综合性能取决于两大因素：纤维的分散性及纤维与基体的界面黏结强度，而对于纳米纤维增强复合材料来说，这两大因素通常是相互矛盾的，因而其纤维桥联、增韧效应难以在基体中得到充分发挥。且对于导电纳米纤维复合水泥基材料来说，外在水分可侵入材料内部，复合材料内部孔溶液离子浓度增加，在电场的作用下发生迁移，产生极化效应，进而大大影响复合材料电学测试结果的稳定性，进而不利于应用其力-电效应发展成为一种智能传感器件。

结构用热固性树脂材料是一种高强度的胶粘聚合物材料，广泛应用于交通、建筑结构的抗渗防水、抗冲击、加固、补强等方面，如专利号为ZL20041001094.4的中国专利中所提及利用聚合物砂浆来改善聚苯板的防水、保温性能。然而由于高粘度、亲油不溶于水、不能在潮湿环境固化的特性，普通热固性树脂不能与亲水性的材料直接混合，长期相容耐久性难以有效保证，限制了树脂材料在土木工程领域中更为广泛的应用。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供一种建筑用混杂复合材料，其克服现有纳米纤维水泥基材料、聚合物改性水泥基材料静、动态机械性能不足、相容耐久性低、电学性能不稳定问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其包括以下按重量配比的组份：100份水泥、10-30份水性树脂、0.01-45份水性树脂固化剂、25-50份水、0.5-2份的超塑化剂、0.1-5份纳米纤维、0.1-5份纳米纤维分散剂、0.01-3份增稠稳定剂、0.02-0.2份抑泡剂。

水性树脂(与/或配套水性固化剂)是把树脂以微粒或液滴的形式分散于以水为连续相介质中而配得的稳定树脂乳液，能较好地与水泥基材料混合使用，在潮湿环境中黏结固化，提高硬化后水泥基材料的密实防水性、抗冲击韧性等性能。将纳米纤维与水性树脂，有效组合复合到水泥基材料中，形成无宏观缺陷(MDF)的网状胶结结构，将不仅提高多孔性水泥基材料的防水抗渗能力，有效的消除导电纳米纤维增强相应混杂复合材料电学测试时内部多孔性溶液中存在的极化效应，而且会发挥高分子树脂材料的大分子链段在外力/变形的长期作用下表现出特有的韧性和粘弹性，进而使混杂复合材料具有良好的抗冲击及动态阻尼减振能力。

本发明的复合材料还包括100-250重量份的砂子。砂子为中砂，细度模数为2.3-3.0、平均粒径为0.35-0.5mm；或细砂，细度模数为1.6-2.2、平均粒径为0.25-0.35mm；或特细砂，细度模数在1.5以下、平均粒径在0.25mm以下。