[发明专利]一种石墨烯混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型石墨烯混凝土，包括石墨烯混合液、水泥，骨料；其中石墨烯混合液为阳离子改性石墨烯混合液；其中骨料由粗骨料与细骨料组成。该混凝土的制备方法是：1)将氧化石墨烯与水混合，超声处理得到分散液；将氧化石墨烯与有机胺混合，水浴反应得到胺化石墨烯；将胺化石墨烯与阳离子聚合物混合，反应后得到阳离子改性石墨烯预混液；将阳离子改性石墨烯预混液加入烯丙基胺、丙烯酸酯得到阳离子改性石墨烯混合液；2)将水泥、水、阳离子改性石墨烯混合液充分混合后，加入细骨料充分搅拌，再加入粗骨料充分混合后既得。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别涉及一种石墨烯混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土是应用最广泛的建筑材料之一，其因材料来源广、力学性能可调、硬化前可塑性良好且可用钢筋增强而成为使用最成功的结构工程材料。但是混凝土自身也存在抗折强度低、韧性差等缺点。因此需要不断推动超高性能混凝土材料的发展，以便适合未来新兴的结构应用。

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。它是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。作为一种由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，它是目前进入应用领域中最薄的材料和最强韧的材料。

那么是否可以将石墨烯应用到混凝土领域以提高混凝土的理化性质，提高混凝土的耐久性和机械性能是目前有待研究的课题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是发明一种新型石墨烯混凝土及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种新型石墨烯混凝土，包括石墨烯混合液、水泥，骨料；其中石墨烯混合液为阳离子改性石墨烯混合液；其中骨料由粗骨料与细骨料组成。

优选的，按质量份计，石墨烯混合液为10～20份，水泥30～40份，骨料100～150份。

优选的，石墨烯混合液中含有烯丙基胺、丙烯酸酯。

优选的，阳离子改性石墨烯混合液的制备方式是：将氧化石墨烯与水混合，超声处理得到分散液；将氧化石墨烯与有机胺混合，水浴反应得到胺化石墨烯；将胺化石墨烯与阳离子聚合物溶液混合，反应后得到阳离子改性石墨烯预混液；将阳离子改性石墨烯预混液加入烯丙基胺、丙烯酸酯得到阳离子改性石墨烯混合液。

优选的，阳离子改性石墨烯混合液的制备方法是：将3～5质量份的氧化石墨烯与70～100质量份的水混合，超声处理，得到氧化石墨烯分散液；将氧化石墨烯分散液与8～12份的有机胺混合，水浴反应，得到胺化石墨烯；将胺化石墨烯与2～10质量份的阳离子聚合物混合，水浴反应，得到阳离子改性石墨烯预混液；将将阳离子改性石墨烯预混液加入5～10质量份的烯丙基胺、6～12质量份的丙烯酸酯，得到阳离子改性石墨烯混合液。

优选的，有机胺为有机胺选自二甲基乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、3-丙醇胺、异丙醇胺、甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺、丁酰胺、异丁酰胺、丙烯酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的至少一种。

优选的，阳离子聚合物选自聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚乙烯亚胺、阳离子聚丙烯酰胺中的至少一种。

优选的，制备胺化石墨烯时，水浴条件为：温度70℃～90℃，反应的时间为18h～36h；制备阳离子改性石墨烯预混液时，水浴条件为：温度40℃～60℃，反应的时间为10h～12h。

优选的，骨料中，粗骨料与细骨料的质量比为2～3：1。

一种新型石墨烯混凝土的制备方法，其步骤是：1)将氧化石墨烯与水混合，超声处理得到分散液；将氧化石墨烯与有机胺混合，水浴反应得到胺化石墨烯；将胺化石墨烯与阳离子聚合物混合，反应后得到阳离子改性石墨烯预混液；将阳离子改性石墨烯预混液加入烯丙基胺、丙烯酸酯得到阳离子改性石墨烯混合液；2)将水泥、水、阳离子改性石墨烯混合液充分混合后，加入细骨料充分搅拌，再加入粗骨料充分混合后既得。