[发明专利]一种基于废电池原料的导热水泥基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于废电池原料的导热水泥基复合材料及其制备方法，该复合材料主要是以水泥、废电池中的碳棒、导热硅胶、水、氢氧化钠、稀盐酸和硼酸为原料，通过碳棒粉末作为主要原料制成导热粒子，然后经过改性和外加导热硅胶处理，最后与水泥和磁化水混合所形成的复合材料。本发明以废电池中提纯的碳棒粉末作为主要原料制成导热粒子，通过与水泥和磁化水混合形成复合材料，具有高导热性，高强度和高流动性能，不仅实现了废旧电池的高值化利用，而且有效的降低了导热水泥基复合材料的制备成本。

技术领域

本发明涉及一种基于废电池原料的导热水泥基复合材料及其制备方法，属于导热水泥基复合材料技术领域。

背景技术

导热水泥基材料是近年来在国内外发展较快的一种新型功能材料，其是向传统水泥基中掺入一些高导热性材料来提高水泥整体的导热性能。由于水泥价格低廉且材料易得，因此导热水泥基材料被广泛应用于各个领域。水泥铁砂导热砂浆由于具有良好的导热性能和力学性能常用来解决路面、桥面融冰雪问题。此外，导热水泥基材料常被应用于固井水泥工程中，来提高地热井中埋管的换热效率。近些年来，导热水泥基材料被广泛应用于建筑工程，例如采用高导热系数的混凝土可以有效减小混凝土结构温度效应及防止混凝土桥梁结构出现温度裂缝。一般比较常用的外加材料都是具有高导热系数的碳类物质石墨、石墨烯、炭黑等，但是传统的碳类物质价格昂贵，尤其是近几年发展起来的石墨烯，虽然可以在较大程度上提高水泥材料的导热性能，但是成本太高。

发明内容

发明目的：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于废电池原料的导热水泥基复合材料及其制备方法，能够显著提高水泥基材料的导热性能、强度和流动性。

技术方案：为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于废电池原料的导热水泥基复合材料，其主要是以水泥、废电池中的碳棒、导热硅胶、水、氢氧化钠、稀盐酸和硼酸为原料，通过碳棒粉末作为主要原料制成导热粒子，然后经过改性和外加导热硅胶处理，最后与水泥和磁化水混合所形成的复合材料。

所述基于废电池原料的导热水泥基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)从回收的废旧电池中分离出碳棒，破碎成粉末；

(2)将氢氧化钠溶液与碳棒粉末混合，待混合均匀后，加入硼酸，搅拌均匀，自然干燥；

(3)将混合物放入进行高温煅烧，完成后冷却至室温，并进行研磨，然后水洗至中性；

(4)采用稀盐酸进行酸洗，然后再水洗至中性，然后再过滤杂质，室温干燥，得到高纯度粉末颗粒；

(5)将提纯后的粉末颗粒与导热硅胶混合，进行微细粒子复合化，得到球状导热粒子；

(6)将水进行磁化，获得磁化水；

(7)将水泥、导热粒子和磁化水按比例混合制得净浆，浇注成型，养护，最终获得导热性水泥基复合材料。

作为优选：

步骤(1)中碳棒粉碎后粒径为5～30um。

步骤(2)中氢氧化钠浓度为40％～45％，与碳棒粉末的质量比为0.6～0.8：1；硼酸浓度为3％～5％，硼酸与氢氧化钠的质量比为0.04～0.08：1。

步骤(3)中高温煅烧的温度为500～600℃，时间为40～50min。

步骤(5)中所得的球状导热粒子的球形度为0.9～1，粒径为200～5000um。

步骤(6)中水进行磁化时的条件为：水流量为0.01～5kg/s，磁化器磁场强度为0.2～1T之间。

步骤(7)中水泥、导热粒子和磁化水的质量比例为0.85～0.97：0.03～0.15：0.5～0.6。