CN111423163A - 一种再生石墨-水泥砂浆复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种再生石墨-水泥砂浆复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111423163A
CN111423163A CN202010239301.5A CN202010239301A CN111423163A CN 111423163 A CN111423163 A CN 111423163A CN 202010239301 A CN202010239301 A CN 202010239301A CN 111423163 A CN111423163 A CN 111423163A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite material
graphite
cement mortar
regenerated graphite
cement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010239301.5A
Other languages
English (en)
Inventor
杜少林
谢英豪
余海军
张学梅
明帮来
候彭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd
Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd
Hunan Bangpu Automobile Circulation Co Ltd
Original Assignee
Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd
Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd
Hunan Bangpu Automobile Circulation Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd, Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd, Hunan Bangpu Automobile Circulation Co Ltd filed Critical Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd
Priority to CN202010239301.5A priority Critical patent/CN111423163A/zh
Publication of CN111423163A publication Critical patent/CN111423163A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02—Treatment
    • C04B20/023—Chemical treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02—Treatment
    • C04B20/04—Heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/90—Electrical properties
    • C04B2111/94—Electrically conducting materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • C04B2201/52—High compression strength concretes, i.e. with a compression strength higher than about 55 N/mm2, e.g. reactive powder concrete [RPC]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明属于材料化学领域，提供一种再生石墨‑水泥砂浆复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将废旧锂离子电池负极粉料加热至600℃‑1000℃，保温，冷却至室温，得到电池负极粉末；(2)将电池负极粉末用酸进行第一次浸泡，水洗，再加入氧化剂进行第二次浸泡，水洗，烘干，即得再生石墨；(3)将再生石墨中加入水中超声分散，再加入水泥、砂石和消泡剂混合搅拌，得到再生石墨‑水泥砂浆复合材料。本发明制备的再生石墨‑水泥砂浆复合材料具有优异的抗压性能和抗折性能，较未添加再生石墨的材料相比，性能分别提升了45.8％和48.9％。

Description

一种再生石墨-水泥砂浆复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料化学领域，具体涉及一种再生石墨-水泥砂浆复合材料及其制备方法。
背景技术
普通硅酸盐水泥由于具有和易性好、早期强度高、耐腐蚀性好等优点被广泛用作建筑材料，如桥梁、路面等。随着时代的发展，人们对具有多功能化、智能化的水泥的需求越来越高，普通的水泥已无法满足此类要求。此外，普通硅酸盐水泥在经过长时间使用老化后会对结构造成灾难性破坏，会给人们的生命和财产带来巨大的威胁与损失。现阶段主要的研究方向是在混凝土结构中加入压敏传感器以检测其健康状况，此类方法的缺点是成本高、制备工艺复杂、灵敏度低和耐力性差等。
研究表明，碳材料的加入可以提升水泥基材料的力学性能和电性能，目前，国内外在改性水泥基材料时一般采用碳纤维、碳纳米管以及石墨烯，如《一种碳纤维增强的混凝土及其制备方法》，发明了一种碳纤维增强的混凝土，解决了现有技术的混凝土抗冻性能差、抗压强度低、不耐侵蚀易开裂的技术问题；《一种碳纳米管水泥复合材料及其制备方法》发明了一种碳纳米管水泥复合材料，提高了材料的抗压性能；《一种改性碳纳米管增强水泥基复合浆料及其制备方法》提供了一种改性碳纳米管增强水泥基复合浆料，该复合浆料具有高强度、高体积稳定性以及抗渗性。《改性石墨烯及其水泥复合材料的制备方法》发明了一种改性石墨烯水泥复合材料，该复合材料的抗折性能和抗压强度均得到大幅提升。而再生石墨和石墨烯有明显的不同，石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp2杂化轨道成键，不同的是石墨烯的原子层多为10层以下，而石墨则有一百层以上。再生石墨的原子层遭到破坏后，多为具有褶皱和裂痕的不规则状，和石墨烯有明显区别。此外，石墨烯价值高昂，约100元每克，制造工艺较再生石墨更加复杂，难以量产和大规模应用，再生石墨来自退役锂离子电池，再生过程简单，来源广，价格约500元每吨，成本优势巨大。此外，石墨烯和碳纳米管的亲水性较差，和水泥复合时易团聚，严重影响复合材料的性能。
因此，亟需研发一种电阻率低、抗压和抗折强度高的再生石墨-水泥砂浆复合材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种再生石墨-水泥砂浆复合材料及其制备方法，该再生石墨-水泥砂浆复合材料的电阻率低，还具有优异的抗压性能和抗折性能。
一种再生石墨-水泥砂浆复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将废旧锂离子电池负极粉料加热至600℃-1000℃，保温，冷却至室温，得到电池负极粉末；
(2)将电池负极粉末用酸进行第一次浸泡，水洗，再加入氧化剂进行第二次浸泡，水洗，烘干，即得再生石墨；
(3)将再生石墨中加入水中超声分散，再加入水泥、砂石和消泡剂混合搅拌，得到再生石墨-水泥砂浆复合材料。
优选地，步骤(1)所述的加热的速率为1-8℃/min。
优选地，步骤(1)所述加热的气氛为氮气或空气中的一种。
优选地，步骤(1)所述保温时间为1-6h。
优选地，步骤(2)所述酸为盐酸或硝酸中的至少一种。
优选地，步骤(2)所述氧化剂为硫酸或双氧水中的至少一种。
优选地，步骤(2)所述第一次浸泡和第二次浸泡的时间都为0.5-6h。
优选地，步骤(2)所述烘干的温度为60℃-150℃，时间为1-8h。
优选地，步骤(3)所述再生石墨和水泥的质量比为(0.01-5)：100。
优选地，步骤(3)所述超声分散的时间为20-40min。
优选地，步骤(3)所述搅拌的过程为先在100-300r/min的转速搅拌1-5min，再在300-500r/min的转速下搅拌5-30min。
优选地，步骤(3)所述砂石为标准砂、天然砂或人工砂中的至少一种。
优选地，步骤(3)所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚或聚醚改性有机硅消泡剂中的至少一种。
一种再生石墨-水泥砂浆复合材料，是由上述方法制得。
优选地，所述再生石墨-水泥砂浆复合材料包括以下组分：水、水泥、再生石墨、砂石和消泡剂。
优选地，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚或聚醚改性有机硅消泡剂中的至少一种。
优选地，所述砂石为标准砂、天然砂或人工砂中的至少一种。
有益效果
(1)本发明制备的再生石墨-水泥砂浆复合材料具有优异的抗压性能和抗折性能，较未添加再生石墨的材料相比，性能分别提升了45.8％和48.9％。
(2)本发明实施例1制备的再生石墨-水泥砂浆复合材料电阻率低，仅为249Ω.cm，且抗压强度为81MPa和抗折强度为12.5MPa，比同样添加量的石墨烯制备的再生石墨烯-水泥砂浆复合材料电阻率低，抗压强度和抗折强度高。
(3)本发明采用简单的方法将退役锂离子电池负极石墨净化除杂后再利用，为循环再生行业提供了思路，本发明制备的再生石墨来源为退役锂离子电池，具有巨大的成本优势，再生过程较为简单，来源广，综合比较，成本低，实用性更好。
(4)本发明采用简单的方法制备了具有优异性能的再生石墨-水泥砂浆复合材料，再生石墨的原子层遭到破坏后，多为具有褶皱和裂痕的不规则状，即表面具有缺陷及裂纹，用酸处理后表面具有大量的亲水基团，亲水性明显提升，有利于在水泥中分散，进而提高复合材料的性能，为制备功能水泥基材料提供了参考。
附图说明
图1为本发明实施例1-8与对比例1-2制备样品的抗压性能图；
图2为本发明实施例1-8与对比例1-2制备样品的抗折性能图；
图3为本发明实施例1-8与对比例1-2制备样品的电阻率图；
图4为实施例及对比例所制备的水泥砂浆的导电性测试试件示意图。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1
一种再生石墨-水泥砂浆复合材料，包括以下步骤：
(1)将废旧锂离子电池负极粉料置于氮气气氛炉中以3℃/min的升温速度从室温加热至600℃，保温4h，冷却至室温，得到电池负极粉末；
(2)将电池负极粉末用稀盐酸浸泡3h，水洗多次后加入双氧水浸泡3h，再次水洗数次即得到再生石墨；
(3)将6g再生石墨加入90mL去离子水中搅拌，超声分散30min，然后加入200g水泥和400g标准砂混合，再置于行星式胶砂搅拌机中以200r/min的转速搅拌5min后加入0.2g聚醚改性有机硅消泡剂，之后再以200r/min的转速搅拌10min，即形成再生石墨-水泥砂浆复合材料。
该再生石墨-水泥砂浆复合材料中石墨添加量为3％，将再生石墨-水泥砂浆复合材料注入模具中振实5min后在水中养护28天即得到水泥砂浆。
实施例2
一种再生石墨-水泥砂浆复合材料，包括以下步骤：
(1)将废旧锂离子电池负极粉料置于氮气气氛炉中以3℃/min的升温速度从室温加热至600℃，保温4h，冷却至室温，得到电池负极粉末；
(2)将电池负极粉末用稀盐酸浸泡3h，水洗多次后加入双氧水浸泡3h，再次水洗数次即得到再生石墨；
(3)将4g再生石墨加入90mL去离子水中搅拌，超声分散30min，然后加入200g水泥、400g标准砂和0.2g聚醚改性有机硅消泡剂混合，再置于行星式胶砂搅拌机中以200r/min的转速搅拌10min形成再生石墨-水泥砂浆复合材料。
该再生石墨-水泥砂浆复合材料中石墨添加量为2％，将再生石墨-水泥砂浆复合材料注入模具中振实5min后在水中养护28天即得到水泥砂浆。
实施例3
一种再生石墨-水泥砂浆复合材料，包括以下步骤：
(1)将废旧锂离子电池负极粉料置于氮气气氛炉中以3℃/min的升温速度从室温加热至600℃，保温4h，冷却至室温，得到电池负极粉末；
(2)将电池负极粉末用稀盐酸浸泡3h，水洗多次后加入双氧水浸泡3h，再次水洗数次即得到再生石墨；
(3)将2g再生石墨加入90mL去离子水中搅拌，超声分散30min，然后加入200g水泥、400g标准砂和0.2g聚醚改性有机硅消泡剂混合，再置于行星式胶砂搅拌机中以200r/min的转速搅拌10min形成再生石墨-水泥砂浆复合材料。
该再生石墨-水泥砂浆复合材料中石墨添加量为1％，将再生石墨-水泥砂浆复合材料注入模具中振实5min后在水中养护28天即得到水泥砂浆。
实施例4
一种再生石墨-水泥砂浆复合材料，包括以下步骤：
(1)将废旧锂离子电池负极粉料置于氮气气氛炉中以3℃/min的升温速度从室温加热至600℃，保温4h，冷却至室温，得到电池负极粉末；
(2)将电池负极粉末用稀盐酸浸泡3h，水洗多次后加入双氧水浸泡3h，再次水洗数次即得到再生石墨；
(3)将8g再生石墨加入90mL去离子水中搅拌，超声分散30min，然后加入200g水泥、400g标准砂和0.2g聚醚改性有机硅消泡剂，将混合物置于行星式胶砂搅拌机中以200r/min的转速搅拌10min形成再生石墨-水泥砂浆复合材料。
该此时再生石墨-水泥砂浆复合材料中石墨添加量为4％，将再生石墨-水泥砂浆复合材料注入模具中振实5min后在水中养护28天即得到水泥砂浆。
实施例5
一种再生石墨-水泥砂浆复合材料，包括以下步骤：
(1)将废旧锂离子电池负极粉料置于氮气气氛炉中以3℃/min的升温速度从室温加热至600℃，保温4h，冷却至室温，得到电池负极粉末；
(2)将电池负极粉末用稀盐酸浸泡3h，水洗多次后加入双氧水浸泡3h，再次水洗数次即得到再生石墨；
(3)将8g再生石墨加入90mL去离子水中搅拌，超声分散30min，然后加入200g水泥、400g标准砂和0.2g聚醚改性有机硅消泡剂，将混合物置于行星式胶砂搅拌机中以200r/min的转速搅拌10min形成再生石墨-水泥砂浆复合材料；
该再生石墨-水泥砂浆复合材料中石墨添加量为5％，将再生石墨-水泥砂浆复合材料注入模具中振实5min后在水中养护28天即得到水泥砂浆。
实施例6
一种再生石墨-水泥砂浆复合材料，包括以下步骤：
(1)将废旧锂离子电池负极粉料置于氮气气氛炉中以3℃/min的升温速度从室温加热至700℃，保温4h，冷却至室温，得到电池负极粉末；
(2)将电池负极粉末用稀盐酸浸泡3h，水洗多次后加入双氧水浸泡3h，再次水洗数次即得到再生石墨；
(3)将6g再生石墨加入90mL去离子水中搅拌，超声分散30min，然后加入200g水泥、400g标准砂和0.2g聚醚改性有机硅消泡剂混合，再置于行星式胶砂搅拌机中以200r/min的转速搅拌10min形成再生石墨-水泥砂浆复合材料。
该再生石墨-水泥砂浆复合材料中石墨添加量为3％，将再生石墨-水泥砂浆复合材料注入模具中振实5min后在水中养护28天即得到水泥砂浆。
实施例7
一种再生石墨-水泥砂浆复合材料，包括以下步骤：
(1)将废旧锂离子电池负极粉料置于氮气气氛炉中以3℃/min的升温速度从室温加热至500℃，保温4h，冷却至室温，得到电池负极粉末；
(2)将电池负极粉末用稀盐酸浸泡3h，水洗多次后加入双氧水浸泡3h，再次水洗数次即得到再生石墨；
(3)将6g再生石墨加入90mL去离子水中搅拌，超声分散30min，然后加入200g水泥、400g标准砂和0.2g聚醚改性有机硅消泡剂混合，再置于行星式胶砂搅拌机中以200r/min的转速搅拌10min形成再生石墨-水泥砂浆复合材料。
该再生石墨-水泥砂浆复合材料中石墨添加量为3％，将再生石墨-水泥砂浆复合材料注入模具中振实5min后在水中养护28天即得到水泥砂浆。
实施例8
一种再生石墨-水泥砂浆复合材料，包括以下步骤：
(4)将废旧锂离子电池负极粉料置于氮气气氛炉中以3℃/min的升温速度从室温加热至600℃，保温4h，冷却至室温，得到电池负极粉末；
(5)将电池负极粉末用稀盐酸浸泡3h，水洗多次后加入双氧水浸泡3h，再次水洗数次即得到再生石墨；
(6)将0.2g再生石墨加入90mL去离子水中搅拌，超声分散30min，然后加入200g水泥、400g标准砂和0.2g聚醚改性有机硅消泡剂混合，再置于行星式胶砂搅拌机中以200r/min的转速搅拌10min形成再生石墨-水泥砂浆复合材料。
该再生石墨-水泥砂浆复合材料中石墨添加量为0.1％，将再生石墨-水泥砂浆复合材料注入模具中振实5min后在水中养护28天即得到水泥砂浆。
对比例1
一种石墨烯-水泥砂浆复合材料，包括以下步骤：
(1)将6g石墨烯加入90mL去离子水中搅拌，超声分散30min，然后加入200g水泥和400g标准砂混合，再置于行星式胶砂搅拌机中以200r/min的转速搅拌5min，加入0.2g聚醚改性有机硅消泡剂，再以200r/min的转速搅拌10min即形成石墨烯-水泥砂浆复合材料。
该石墨烯-水泥砂浆复合材料中石墨烯添加量为3％，将石墨烯-水泥砂浆复合材料注入模具中振实5min后在水中养护28天即得到水泥砂浆。
对比例2
一种水泥砂浆的制备方法，包括以下步骤：
称取200g水泥、400g标准砂和0.2g聚醚改性有机硅消泡剂加入90mL去离子水中，再置于行星式胶砂搅拌机中以200r/min的转速搅拌10min形成水泥砂浆。
将水泥砂浆注入模具中振实5min后在水中养护28天后待测。
性能检测：
上述实施例1-8(样品名分别记为1、2、3、4、5、6、7、8)及对比例1-2(样品名记为9和0)所制备的水泥砂浆的抗压与抗折强度测试参照国际标准GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检测方法》，采用TYE-300F型水泥胶砂抗折与抗压试验机测试，抗折强度测试加载速率为50N/s，抗压强度加载速度为2400N/s。
实施例及对比例所制备的水泥砂浆的电阻测试采用四电机法，如图4(导电性测试试件示意图)所示。
电阻率的计算公式如下：
ρ＝RL/S (1)
式中：R——测量的电阻值；
S——电极与水泥之间的接触面积；
L——内电极之间的距离。
图1为实施例1-8及对比例1-2所制备的材料的抗压强度图。从图中可以看出，实施例1所制备材料的抗压强度达到峰值，比对比例2提高了45.8％。通过结果可以得出，通过实施例1制备的材料可以大幅度的提高水泥材料的抗压强度。此外，对比例1中，添加石墨烯的复合材料抗压强度和实施例1相比，不仅没有提升，而且远远差于实施例1，是由于石墨烯的亲水性较差，导致石墨烯在水泥浆料中团聚。
图2为实施例1-8及对比例1-2所制备的材料的抗折强度图。从图中可以看出，实施例1所制备材料的抗折强度达到峰值，比对比例2提高了48.9％。通过结果可以得出，通过实施例1制备的材料可以大幅度的提高水泥材料的抗折强度。此外，对比例1中，添加石墨烯的复合材料抗折强度和实施例1相比并没有提升，是由于石墨烯的亲水性较差，导致石墨烯在水泥浆料中团聚。
图3为实施例1-8和对比例1所制备的材料的电阻率随养护时间变化图(因对比例2所制备的材料不具备导电性，故不进行该项测试)。从图中可以看出，实施例1所制备的材料具有较低的电阻率，经28天养护后仍保持在较低的水平。此外，对比例1中，添加石墨烯的复合材料电阻率和实施例1相比并没有提升，归结于石墨烯较差的亲水性，导致石墨烯在水泥浆料中团聚。
石墨粉末填充的水泥基复合材料的导电过程主要是通过导电粒子的直接接触或隧道效应进行传导的。因此，导电填料自身的电阻率和填充量对复合材料的导电性至关重要。在一定范围内，随着石墨含量的增加，石墨–水泥砂浆复合材料的电阻率呈下降趋势，石墨掺量低时，电阻率极大；随着石墨掺量的增加，粒子间接触增多，形成网络几率加大，导电性增加，抗压强度和抗折强度增大。当超过一定范围，随着添加量的增多，抗压强度和抗折强度降低。
以上对本发明提供的再生石墨-水泥砂浆复合材料及其制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。

Claims (10)

1.一种再生石墨-水泥砂浆复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将废旧电池负极粉料加热至600℃-1000℃，保温，冷却至室温，得到电池负极粉末；
(2)将电池负极粉末用酸进行第一次浸泡，水洗，再加入氧化剂进行第二次浸泡，水洗，烘干，即得再生石墨；
(3)将再生石墨加入水中超声分散，再加入水泥、砂石和消泡剂混合搅拌，得到再生石墨-水泥砂浆复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的加热的速率为1-8℃/min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述酸为盐酸或硝酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述氧化剂为硫酸或双氧水中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述第一次和第二次浸泡的时间都为0.5-6h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述烘干的温度为60℃-150℃，时间为1-8h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述搅拌的过程为先在100-300r/min的转速搅拌1-5min，再在300-500r/min的转速下搅拌5-30min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述再生石墨和水泥的质量比为(0.01-5)：100。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述砂石为标准砂、天然砂或人工砂中的至少一种；步骤(3)所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚或聚醚改性有机硅消泡剂中的至少一种。
10.一种再生石墨-水泥砂浆复合材料，其特征在于，是由权利要求1-9任一项所述的制备方法制得。
CN202010239301.5A 2020-03-30 2020-03-30 一种再生石墨-水泥砂浆复合材料及其制备方法 Pending CN111423163A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010239301.5A CN111423163A (zh) 2020-03-30 2020-03-30 一种再生石墨-水泥砂浆复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010239301.5A CN111423163A (zh) 2020-03-30 2020-03-30 一种再生石墨-水泥砂浆复合材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111423163A true CN111423163A (zh) 2020-07-17

Family

ID=71555593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010239301.5A Pending CN111423163A (zh) 2020-03-30 2020-03-30 一种再生石墨-水泥砂浆复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111423163A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112322076A (zh) * 2020-11-04 2021-02-05 中南大学 一种制备炭黑的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140069234A1 (en) * 2011-02-18 2014-03-13 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Valuable metal recovery method
CN104119025A (zh) * 2014-08-11 2014-10-29 山东华森混凝土有限公司 水泥砂浆用保水增稠增强添加剂及含有添加剂的水泥砂浆
CN104241723A (zh) * 2014-07-11 2014-12-24 广东邦普循环科技有限公司 石墨体系的不合格锂离子电池中负极材料再生利用方法
CN105906259A (zh) * 2016-04-13 2016-08-31 中国地质大学（武汉） 一种复掺鳞片石墨工程水泥基复合导电材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140069234A1 (en) * 2011-02-18 2014-03-13 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Valuable metal recovery method
CN104241723A (zh) * 2014-07-11 2014-12-24 广东邦普循环科技有限公司 石墨体系的不合格锂离子电池中负极材料再生利用方法
CN104119025A (zh) * 2014-08-11 2014-10-29 山东华森混凝土有限公司 水泥砂浆用保水增稠增强添加剂及含有添加剂的水泥砂浆
CN105906259A (zh) * 2016-04-13 2016-08-31 中国地质大学（武汉） 一种复掺鳞片石墨工程水泥基复合导电材料及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112322076A (zh) * 2020-11-04 2021-02-05 中南大学 一种制备炭黑的方法
CN112322076B (zh) * 2020-11-04 2021-10-01 中南大学 一种制备炭黑的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107285707B (zh) 一种含粗骨料的c220强度等级的超高性能纤维混凝土及其制备方法
CN108529984B (zh) 一种表面改性碳纤维增强高阻抗高抗拉强度水泥基3d打印基材及其制备方法
CN110922142B (zh) 环保型氧化石墨烯改性超高性能混凝土及制备方法
CN111138136A (zh) 一种抗开裂水泥
CN108117365B (zh) 导电材料的制备方法和导电材料
CN114455874B (zh) 一种导电骨料制备方法及其应用
CN107352916B (zh) 一种含粗骨料的c210强度等级的超高性能纤维混凝土及其制备方法
CN111423163A (zh) 一种再生石墨-水泥砂浆复合材料及其制备方法
CN111233399A (zh) 一种环保型氧化石墨烯超高性能混凝土及制备方法
CN112456878B (zh) 一种co2-egs模式的干热岩用高温抗腐蚀固井水泥
CN115159902B (zh) 一种基于改性橡胶粉的橡胶混凝土及其制备方法
CN111268970A (zh) 一种接地导电混凝土及其制备方法
CN115321885B (zh) 一种海工混凝土用聚合物改性水泥基修补砂浆及其制备方法
CN110627431A (zh) 一种超高灵敏度压敏水泥基复合材料及其制备方法和应用
CN113087456A (zh) 一种防裂高韧性长寿命特种纤维混凝土及其制备工艺
CN114149213B (zh) 一种基于导电集料的水泥基导电复合材料及其制备方法
CN113480269B (zh) 一种低收缩超高强智能混凝土及其制备方法和应用
CN111908847B (zh) 一种抗冻抗开裂混凝土及其制备方法
He et al. Experimental Study on the Effect of Conductive Carbon Black Super-P on the Properties of Composite Mortar
CN112645662A (zh) 一种氧化碳纳米管改性水泥基材料及其制备方法
CN110921656A (zh) 一种微波膨胀的石墨烯材料及其在混凝土中的应用
CN112939540B (zh) 一种高强度混凝土的制备工艺
CN116535124B (zh) CNTs@微珠核壳填料、水泥基复合材料及制备方法与应用
CN115819045B (zh) 一种导电高延性混凝土
CN113860816B (zh) 一种可充电、储电、放电的混凝土材料及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200717