CN113896484B - 一种硅酸盐水泥复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种硅酸盐水泥复合材料，包括以下重量份原料：硅酸盐水泥50‑60份、聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土15‑25份、协配助剂10‑20份、分散型聚苯胺5‑15份、表面活性剂十二烷基硫酸钠1‑6份。本发明将膨润土先进行煅烧，扩张其片层，增大层间距，用于原料的分散效果，相比于现有技术的收缩，分散可提高聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土在原料中的分散度；膨润土采用丙烯酸乳液、硅烷偶联剂KH560，然后再加入引发剂进行聚合。

Description

一种硅酸盐水泥复合材料
技术领域
本发明涉及水泥配方技术领域，具体涉及一种硅酸盐水泥复合材料。
背景技术
凡以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，5％以下的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，统称为硅酸盐水泥，国际上统称为波特兰水泥。硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ；掺加不超过水泥质量5％的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为Ⅱ型硅酸盐水泥；硅酸盐水泥的主要矿物组成是:硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。
现有硅酸盐水泥为了提高产品的导电性能，引入膨润土来增强导电性能，但防腐性能变差，应用在盐碱环境中，降低了水泥的使用效率，基于此，本发明需提供一种导电、防腐一体协调式的硅酸盐水泥。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种硅酸盐水泥复合材料。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种硅酸盐水泥复合材料，包括以下重量份原料：
硅酸盐水泥50-60份、聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土15-25份、协配助剂10-20份、分散型聚苯胺5-15份、表面活性剂十二烷基硫酸钠1-6份；
优选地，所述硅酸盐水泥包括以下重量份原料：
硅酸盐水泥55份、聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土20份、协配助剂15份、分散型聚苯胺10份、表面活性剂十二烷基硫酸钠3份。
优选地，所述聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土的制备方法为：
步骤一，膨润土的改性：将膨润土送入到200-300℃下煅烧10-20min，煅烧结束，冷却自然至室温，按照重量比1:3送入到丙烯酸乳液中，然后加入膨润土总量10-20％的硅烷偶联剂KH560，反应转速为100-500r/min，反应温度为75-85℃，反应时间为20-30min；随后加入膨润土总量2-5％的引发剂偶氮二异丁腈，继续搅拌20-30min，搅拌结束，水洗、干燥；
步骤二，膨润土的接枝：将膨润土按照重量比1:3送入到丙酮溶剂中，然后再加入膨润土总量1-5％的马来酸酐、2-4％的二甲基甲酰胺和1-3％的对苯二酚，以100-200r/min的转速搅拌20-30min，得到接枝膨润土；
步骤三，聚氨酯乳液的制备：将聚氨酯、聚丙酰胺和丙酮按照重量比5:2:1复合搅拌，搅拌至溶液充分混合，得到聚氨酯乳液；
步骤四，环糊精改性接枝膨润土：将步骤二接枝的膨润土与环糊精按照重量比1:2混合，然后高速搅拌20-30min，搅拌转速为1000-1500r/min，搅拌结束，得到环糊精改性接枝膨润土；
步骤五，聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土的制备：将环糊精改性接枝膨润土与聚氨酯乳液按照重量比3:1混合，至溶液充分混合，得到聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土。
优选地，所述丙烯酸乳液为丙烯酸树脂、丙酮溶剂按照重量比1:(5-7)调配而成。
优选地，所述丙烯酸乳液为丙烯酸树脂、丙酮溶剂按照重量比1:6调配而成。
优选地，所述协配助剂的制备方法为：
S1：将银微粉加入到球磨机中进行球磨，球磨转速为100-500r/min，球磨1-2h，随后送入反应釜中，随后按照重量比1:3加入盐酸，继续搅拌25-35min，随后水洗、抽滤、干燥，即可；
S2：S1处理的银微粉按照重量比1:5送入到稀土盐溶液中进行搅拌处理，搅拌至充分，得到协配助剂。
优选地，所述稀土盐溶液为质量分数30-50％的稀土氯化镧溶液。
优选地，所述稀土盐溶液为质量分数40％的稀土氯化镧溶液。
优选地，所述分散型聚苯胺的分散方法为：将聚苯胺送入到质量分数10-20％的海藻酸钠溶液中进行搅拌处理，搅拌转速为100-200r/min，搅拌10-20min，然后进行超声分散处理，超声功率为500-1000W，超声时间为5-10min，超声结束，水洗、干燥，得到分散型聚苯胺。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明的产品采用硅酸盐水泥与表面活性剂十二烷基硫酸钠、聚苯胺等原料制备而成，聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土的制备具有以下创新点：
现有技术利用膨润土的片层结构穿插到原料中，从而提高原料的收缩度，进而改进产品的导电性能，但是耐腐性会降低；
本发明将膨润土先进行煅烧，扩张其片层，增大层间距，用于原料的分散效果，相比于现有技术的收缩，分散可提高聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土在原料中的分散度；膨润土采用丙烯酸乳液、硅烷偶联剂KH560，然后再加入引发剂进行聚合，从而提高膨润土的有机性能，降低其无机性能；同时经过马来酸酐、二甲基甲酰胺等反应剂的接枝配合，将其接入到环糊精的空腔内，形成有机聚合空腔；而有机聚合空腔利用膨润土的扩散层间距，将其布局到原料中，可具有阻隔性能，进而提高产品的耐腐性能；
而聚氨酯乳液本事具有长的分子链结构，同时具有高的亲水性基团，聚氨酯接入到环糊精外腔，形成长链结构，聚苯胺经过改性分散处理后，可进行定向的分散到长链上；继而在原料中形成高度分散链结构，从而起到一体式的导电、防腐性能的改进；
协配助剂采用银微粉进行盐酸化活性处理，然后再采用稀土氯化镧溶液两性化处理，目的是起到协同的功效，增强导电性能，避免高阻隔性能的膨润土阻断导电介质的流通，而协配助剂经过两性化处理完全可解决该类问题，进而原料经过协配后选料，提高了产品的导电、防腐性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的一种硅酸盐水泥复合材料，包括以下重量份原料：
硅酸盐水泥50份、聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土15份、协配助剂10份、分散型聚苯胺5份、表面活性剂十二烷基硫酸钠1份；
本实施例的聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土的制备方法为：
步骤一，膨润土的改性：将膨润土送入到200℃下煅烧10min，煅烧结束，冷却自然至室温，按照重量比1:3送入到丙烯酸乳液中，然后加入膨润土总量10％的硅烷偶联剂KH560，反应转速为100r/min，反应温度为75℃，反应时间为20min；随后加入膨润土总量2％的引发剂偶氮二异丁腈，继续搅拌20min，搅拌结束，水洗、干燥；
步骤二，膨润土的接枝：将膨润土按照重量比1:3送入到丙酮溶剂中，然后再加入膨润土总量1％的马来酸酐、2％的二甲基甲酰胺和1％的对苯二酚，以100r/min的转速搅拌20min，得到接枝膨润土；
步骤三，聚氨酯乳液的制备：将聚氨酯、聚丙酰胺和丙酮按照重量比5:2:1复合搅拌，搅拌至溶液充分混合，得到聚氨酯乳液；
步骤四，环糊精改性接枝膨润土：将步骤二接枝的膨润土与环糊精按照重量比1:2混合，然后高速搅拌20min，搅拌转速为1000r/min，搅拌结束，得到环糊精改性接枝膨润土；
步骤五，聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土的制备：将环糊精改性接枝膨润土与聚氨酯乳液按照重量比3:1混合，至溶液充分混合，得到聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土。
本实施例的丙烯酸乳液为丙烯酸树脂、丙酮溶剂按照重量比1:5调配而成。
本实施例的丙烯酸乳液为丙烯酸树脂、丙酮溶剂按照重量比1:6调配而成。
本实施例的协配助剂的制备方法为：
S1：将银微粉加入到球磨机中进行球磨，球磨转速为100r/min，球磨1h，随后送入反应釜中，随后按照重量比1:3加入盐酸，继续搅拌25min，随后水洗、抽滤、干燥，即可；
S2：S1处理的银微粉按照重量比1:5送入到稀土盐溶液中进行搅拌处理，搅拌至充分，得到协配助剂。
本实施例的稀土盐溶液为质量分数30％的稀土氯化镧溶液。
本实施例的分散型聚苯胺的分散方法为：将聚苯胺送入到质量分数10％的海藻酸钠溶液中进行搅拌处理，搅拌转速为100r/min，搅拌10min，然后进行超声分散处理，超声功率为500W，超声时间为5min，超声结束，水洗、干燥，得到分散型聚苯胺。
实施例2.
本实施例的一种硅酸盐水泥复合材料，包括以下重量份原料：
硅酸盐水泥60份、聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土25份、协配助剂20份、分散型聚苯胺15份、表面活性剂十二烷基硫酸钠6份；
本实施例的聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土的制备方法为：
步骤一，膨润土的改性：将膨润土送入到300℃下煅烧20min，煅烧结束，冷却自然至室温，按照重量比1:3送入到丙烯酸乳液中，然后加入膨润土总量20％的硅烷偶联剂KH560，反应转速为500r/min，反应温度为85℃，反应时间为30min；随后加入膨润土总量5％的引发剂偶氮二异丁腈，继续搅拌30min，搅拌结束，水洗、干燥；
步骤二，膨润土的接枝：将膨润土按照重量比1:3送入到丙酮溶剂中，然后再加入膨润土总量5％的马来酸酐、4％的二甲基甲酰胺和3％的对苯二酚，以200r/min的转速搅拌30min，得到接枝膨润土；
步骤三，聚氨酯乳液的制备：将聚氨酯、聚丙酰胺和丙酮按照重量比5:2:1复合搅拌，搅拌至溶液充分混合，得到聚氨酯乳液；
步骤四，环糊精改性接枝膨润土：将步骤二接枝的膨润土与环糊精按照重量比1:2混合，然后高速搅拌30min，搅拌转速为1500r/min，搅拌结束，得到环糊精改性接枝膨润土；
步骤五，聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土的制备：将环糊精改性接枝膨润土与聚氨酯乳液按照重量比3:1混合，至溶液充分混合，得到聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土。
本实施例的丙烯酸乳液为丙烯酸树脂、丙酮溶剂按照重量比1:7调配而成。
本实施例的协配助剂的制备方法为：
S1：将银微粉加入到球磨机中进行球磨，球磨转速为500r/min，球磨2h，随后送入反应釜中，随后按照重量比1:3加入盐酸，继续搅拌35min，随后水洗、抽滤、干燥，即可；
S2：S1处理的银微粉按照重量比1:5送入到稀土盐溶液中进行搅拌处理，搅拌至充分，得到协配助剂。
本实施例的稀土盐溶液为质量分数50％的稀土氯化镧溶液。
本实施例的分散型聚苯胺的分散方法为：将聚苯胺送入到质量分数20％的海藻酸钠溶液中进行搅拌处理，搅拌转速为200r/min，搅拌20min，然后进行超声分散处理，超声功率为1000W，超声时间为10min，超声结束，水洗、干燥，得到分散型聚苯胺。
实施例3.
本实施例的一种硅酸盐水泥复合材料，包括以下重量份原料：
硅酸盐水泥50-60份、聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土15-25份、协配助剂10-20份、分散型聚苯胺5-15份、表面活性剂十二烷基硫酸钠1-6份；
优选地，所述硅酸盐水泥包括以下重量份原料：
硅酸盐水泥55份、聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土20份、协配助剂15份、分散型聚苯胺10份、表面活性剂十二烷基硫酸钠3份。
本实施例的聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土的制备方法为：
步骤一，膨润土的改性：将膨润土送入到200-300℃下煅烧10-20min，煅烧结束，冷却自然至室温，按照重量比1:3送入到丙烯酸乳液中，然后加入膨润土总量10-20％的硅烷偶联剂KH560，反应转速为100-500r/min，反应温度为75-85℃，反应时间为20-30min；随后加入膨润土总量2-5％的引发剂偶氮二异丁腈，继续搅拌20-30min，搅拌结束，水洗、干燥；
步骤二，膨润土的接枝：将膨润土按照重量比1:3送入到丙酮溶剂中，然后再加入膨润土总量1-5％的马来酸酐、2-4％的二甲基甲酰胺和1-3％的对苯二酚，以100-200r/min的转速搅拌20-30min，得到接枝膨润土；
步骤三，聚氨酯乳液的制备：将聚氨酯、聚丙酰胺和丙酮按照重量比5:2:1复合搅拌，搅拌至溶液充分混合，得到聚氨酯乳液；
步骤四，环糊精改性接枝膨润土：将步骤二接枝的膨润土与环糊精按照重量比1:2混合，然后高速搅拌20-30min，搅拌转速为1000-1500r/min，搅拌结束，得到环糊精改性接枝膨润土；
步骤五，聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土的制备：将环糊精改性接枝膨润土与聚氨酯乳液按照重量比3:1混合，至溶液充分混合，得到聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土。
本实施例的丙烯酸乳液为丙烯酸树脂、丙酮溶剂按照重量比1:(5-7)调配而成。
本实施例的丙烯酸乳液为丙烯酸树脂、丙酮溶剂按照重量比1:6调配而成。
本实施例的协配助剂的制备方法为：
S1：将银微粉加入到球磨机中进行球磨，球磨转速为100-500r/min，球磨1-2h，随后送入反应釜中，随后按照重量比1:3加入盐酸，继续搅拌25-35min，随后水洗、抽滤、干燥，即可；
S2：S1处理的银微粉按照重量比1:5送入到稀土盐溶液中进行搅拌处理，搅拌至充分，得到协配助剂。
本实施例的稀土盐溶液为质量分数30-50％的稀土氯化镧溶液。
本实施例的稀土盐溶液为质量分数40％的稀土氯化镧溶液。
本实施例的分散型聚苯胺的分散方法为：将聚苯胺送入到质量分数10-20％的海藻酸钠溶液中进行搅拌处理，搅拌转速为100-200r/min，搅拌10-20min，然后进行超声分散处理，超声功率为500-1000W，超声时间为5-10min，超声结束，水洗、干燥，得到分散型聚苯胺。
对比例1.
与实施例3唯一不同的是未加入协配助剂。
对比例2.
与实施例3唯一不同的是未加入聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土。
将复合材料浇筑成尺寸为20×20×20mm3的立方块体养护完成后，于1mol/L氢氧化钠溶液中浸润，再干燥环境中放置2d后，采用四探针法测试电阻率，测试结果见表；
将实施例1-3及对比例1-2的产品性能测试如下：
Figure GDA0003650374770000091
本发明产品具有优异的导电性能，同时经过测试，耐腐性能也很突出。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种硅酸盐水泥复合材料，其特征在于，包括以下重量份原料：
硅酸盐水泥50-60份、聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土15-25份、协配助剂10-20份、分散型聚苯胺5-15份、表面活性剂十二烷基硫酸钠1-6份；
所述聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土的制备方法为：
步骤一，膨润土的改性：将膨润土送入到200-300℃下煅烧10-20min，煅烧结束，冷却自然至室温，按照重量比1:3送入到丙烯酸乳液中，然后加入膨润土总量10-20％的硅烷偶联剂KH560，反应转速为100-500r/min，反应温度为75-85℃，反应时间为20-30min；随后加入膨润土总量2-5％的引发剂偶氮二异丁腈，继续搅拌20-30min，搅拌结束，水洗、干燥；
步骤二，膨润土的接枝：将膨润土按照重量比1:3送入到丙酮溶剂中，然后再加入膨润土总量1-5％的马来酸酐、2-4％的二甲基甲酰胺和1-3％的对苯二酚，以100-200r/min的转速搅拌20-30min，得到接枝膨润土；
步骤三，聚氨酯乳液的制备：将聚氨酯、聚丙酰胺和丙酮按照重量比5:2:1复合搅拌，搅拌至溶液充分混合，得到聚氨酯乳液；
步骤四，环糊精改性接枝膨润土：将步骤二接枝的膨润土与环糊精按照重量比1:2混合，然后高速搅拌20-30min，搅拌转速为1000-1500r/min，搅拌结束，得到环糊精改性接枝膨润土；
步骤五，聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土的制备：将环糊精改性接枝膨润土与聚氨酯乳液按照重量比3:1混合，至溶液充分混合，得到聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土；
协配助剂的制备方法为：
S1：将银微粉加入到球磨机中进行球磨，球磨转速为100-500r/min，球磨1-2h，随后送入反应釜中，随后按照重量比1:3加入盐酸，继续搅拌25-35min，随后水洗、抽滤、干燥，即可；
S2：S1处理的银微粉按照重量比1:5送入到稀土盐溶液中进行搅拌处理，搅拌至充分，得到协配助剂；所述分散型聚苯胺的分散方法为：将聚苯胺送入到质量分数10-20％的海藻酸钠溶液中进行搅拌处理，搅拌转速为100-200r/min，搅拌10-20min，然后进行超声分散处理，超声功率为500-1000W，超声时间为5-10min，超声结束，水洗、干燥，得到分散型聚苯胺。
2.根据权利要求1所述的一种硅酸盐水泥复合材料，其特征在于，所述硅酸盐水泥包括以下重量份原料：
硅酸盐水泥55份、聚氨酯复合环糊精改性接枝膨润土20份、协配助剂15份、分散型聚苯胺10份、表面活性剂十二烷基硫酸钠3份。
3.根据权利要求1所述的一种硅酸盐水泥复合材料，其特征在于，所述丙烯酸乳液为丙烯酸树脂、丙酮溶剂按照重量比1:(5-7)调配而成。
4.根据权利要求3所述的一种硅酸盐水泥复合材料，其特征在于，所述丙烯酸乳液为丙烯酸树脂、丙酮溶剂按照重量比1:6调配而成。
5.根据权利要求1所述的一种硅酸盐水泥复合材料，其特征在于，所述稀土盐溶液为质量分数30-50％的稀土氯化镧溶液。
6.根据权利要求5所述的一种硅酸盐水泥复合材料，其特征在于，所述稀土盐溶液为质量分数40％的稀土氯化镧溶液。
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