一种水泥电杆用化学接枝的杂化型纳米增强体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水泥电杆用化学接枝的杂化型纳米增强体，及其制备工艺，其特征在于，向纳米二氧化硅中加去离子水，制成分散均匀的悬浊液；将多壁碳纳米管、二环己基碳二亚胺、4‑二甲氨基吡啶混合，加四氢呋喃，密封，超声分散，充入氮气，冷凝回流，加3‑氨丙基三乙氧基硅烷，水浴磁力搅拌反应，将产物用四氢呋喃洗涤，得到化学接枝多壁碳纳米管；向聚乙烯吡咯烷酮中加去离子水，搅拌溶解得表面活性剂溶液；加入化学接枝多壁碳纳米管，继续搅拌后，置于超声细胞破碎仪中超声，离心，得到碳纳米管分散液；向多壁碳纳米管分散液中加纳米二氧化硅悬浊液，超声分散，磁力搅拌反应，用微孔滤膜抽滤、去离子水清洗，烘干得到杂化型纳米增强体。

Chemically grafted hybrid nano reinforcing agent for cement pole and preparation method thereof

The invention discloses a hybrid nano chemical grafting reinforced a cement pole, and a preparation method thereof, which is characterized in that the nano silica to add deionized water, made of well dispersed suspension; multi wall carbon nanotubes, dicyclohexylcarbo two, 4 imine two dimethylamino pyridine mixed with tetrahydrofuran. Seal, ultrasonic dispersion, filled with nitrogen, reflux, plus 3 aminopropyltriethoxysilane, water bath magnetic stirring reaction product with tetrahydrofuran washing, chemical grafted multi walled carbon nanotubes; to polyvinylpyrrolidone with deionized water, stirring and dissolving the surfactant solution; adding chemical grafted multi walled carbon nanotubes, continue stirring, placed in ultrasonic cell disrupter in ultrasound, centrifugation, carbon nanotubes to dispersion; multi walled carbon nanotube dispersion with two NM Silica suspension, ultrasonic dispersion, magnetic stirring, using microporous membrane filtration, deionized water washing, drying to obtain hybrid nano reinforcement.

【技术实现步骤摘要】
一种水泥电杆用化学接枝的杂化型纳米增强体及其制备方法
本专利技术涉及水泥电杆领域，具体涉及一种水泥电杆用化学接枝的杂化型纳米增强体，及其制备工艺。
技术介绍
新型超高强水泥基材料复合材料以其优异的抗压、抗弯、抗拉、耐磨、耐腐蚀等超强耐久性性能，是实现建筑业可持续发展的关键技术。针对高强及超高强水泥基材料表现出脆性大、收缩大，早期开裂严重等一系列突出问题。张宇在其硕士学位论文《超高强水泥基复合材料及其制品研究》中，利用天然河砂、粉煤灰、矿粉、硅灰等矿物掺合料，以及不同掺量钢纤维制备系列超高强水泥基复合材料，单掺粉煤灰或矿粉时可以明显改善其工作性，掺高效减水剂也可改善其工作性。但是存在强度、力学性能不足。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种水泥电杆用化学接枝的杂化型纳米增强体及其制备工艺，依照该工艺制备的水泥电杆具有高强度、高韧性、高抗渗透性、高耐久性。本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：一种水泥电杆用化学接枝的杂化型纳米增强体的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：a.高速搅拌分散法：向15-20重量份纳米二氧化硅中1:10-15加入去离子水，用高速搅拌机进行机械分散1-2h，制成分散均匀的纳米二氧化硅悬浊液；b.将10-15重量份多壁碳纳米管、2-3重量份二环己基碳二亚胺、0.1-0.2重量份4-二甲氨基吡啶混合，1:10-20加入四氢呋喃，密封，超声分散1-2h，充入氮气，冷凝回流，加入1-2重量份3-氨丙基三乙氧基硅烷，在60-70℃水浴中磁力搅拌反应2-4h，将产物用四氢呋喃洗涤3-5次，得到化学接枝多壁碳纳米管；c.超声分散工艺：向20-30重量份聚乙烯吡咯烷酮中1:5-10加去离子水，用磁力搅拌器搅拌至完全溶解，得表面活性剂溶液；加入b中所得化学接枝多壁碳纳米管，继续用磁力搅拌器搅拌10-20min后，置于超声细胞破碎仪中超声30-40min，离心20-30min，得到多壁碳纳米管分散液；d.向c中所得多壁碳纳米管分散液中加入a中所得纳米二氧化硅悬浊液，超声分散1-2h，磁力搅拌反应2-4h，用微孔滤膜抽滤、去离子水洗涤3-5次，在80-90℃真空烘箱中烘干4-6h，得到杂化型纳米增强体。其中，步骤a中所述高速搅拌为3000-4000rpm。步骤c中所述离心速度为2000-3000rpm。步骤d中所述微孔滤膜的孔径为0.5-1µm。本专利技术的反应机理如下：多壁碳纳米管(MWCNT)具有高长径比、超高强度和韧性，将其添加到水泥电杆中具有纤维增韧和纳米填充的特性，所得电杆材料具有高强度、高体积稳定性及高抗渗透性；以非离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为改性剂，结合超声分散工艺对MWCNT的分散效果好，显著改善了电杆材料的力学性能。纳米二氧化硅易堆积成团，直接加入会导致纳米颗粒分散不均，影响材料性能的整体稳定性，采用高速搅拌分散方法处理纳米二氧化硅的分散问题，通过掺加纳米二氧化硅得到具有高强、高韧及高耐久性的高性能水泥电杆材料。采用化学接枝方法制备了纳米二氧化硅-多壁碳纳米管杂化的纳米增强体，在水泥制品中具有良好的分散性和界面结合性，纳米二氧化硅增大了碳纳米管的增强界面，使杂化纳米增强体具有明显的桥联作用，对水泥电杆有协同增强效应。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。实施例一种水泥电杆用化学接枝的杂化型纳米增强体的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：a.高速搅拌分散法：向15kg纳米二氧化硅中1:10加入去离子水，用高速搅拌机进行机械分散1h，制成分散均匀的纳米二氧化硅悬浊液；b.将10kg多壁碳纳米管、2kg二环己基碳二亚胺、0.1kg4-二甲氨基吡啶混合，1:10加入四氢呋喃，密封，超声分散1h，充入氮气，冷凝回流，加入1kg3-氨丙基三乙氧基硅烷，在60-70℃水浴中磁力搅拌反应4h，将产物用四氢呋喃洗涤3次，得到化学接枝多壁碳纳米管；c.超声分散工艺：向20kg聚乙烯吡咯烷酮中1:10加去离子水，用磁力搅拌器搅拌至完全溶解，得表面活性剂溶液；加入b中所得化学接枝多壁碳纳米管，继续用磁力搅拌器搅拌20min后，置于超声细胞破碎仪中超声40min，离心30min，得到多壁碳纳米管分散液；d.向c中所得多壁碳纳米管分散液中加入a中所得纳米二氧化硅悬浊液，超声分散1h，磁力搅拌反应4h，用微孔滤膜抽滤、去离子水洗涤3次，在80-90℃真空烘箱中烘干6h，得到杂化型纳米增强体。其中，步骤a中所述高速搅拌为3500rpm。步骤c中所述离心速度为2500rpm。步骤d中所述微孔滤膜的孔径为0.6µm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥电杆用化学接枝的杂化型纳米增强体，其特征在于：向纳米二氧化硅中加去离子水，制成分散均匀的悬浊液；将多壁碳纳米管、二环己基碳二亚胺、4‑二甲氨基吡啶混合，加四氢呋喃，密封，超声分散，充入氮气，冷凝回流，加3‑氨丙基三乙氧基硅烷，水浴磁力搅拌反应，将产物用四氢呋喃洗涤，得到化学接枝多壁碳纳米管；向聚乙烯吡咯烷酮中加去离子水，搅拌溶解得表面活性剂溶液；加入化学接枝多壁碳纳米管，继续搅拌后，置于超声细胞破碎仪中超声，离心，得到碳纳米管分散液；向多壁碳纳米管分散液中加纳米二氧化硅悬浊液，超声分散，磁力搅拌反应，用微孔滤膜抽滤、去离子水清洗，在真空烘箱中烘干，得到杂化型纳米增强体。

【技术特征摘要】
1.一种水泥电杆用化学接枝的杂化型纳米增强体，其特征在于：向纳米二氧化硅中加去离子水，制成分散均匀的悬浊液；将多壁碳纳米管、二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶混合，加四氢呋喃，密封，超声分散，充入氮气，冷凝回流，加3-氨丙基三乙氧基硅烷，水浴磁力搅拌反应，将产物用四氢呋喃洗涤，得到化学接枝多壁碳纳米管；向聚乙烯吡咯烷酮中加去离子水，搅拌溶解得表面活性剂溶液；加入化学接枝多壁碳纳米管，继续搅拌后，置于超声细胞破碎仪中超声，离心，得到碳纳米管分散液；向多壁碳纳米管分散液中加纳米二氧化硅悬浊液，超声分散，磁力搅拌反应，用微孔滤膜抽滤、去离子水清洗，在真空烘箱中烘干，得到杂化型纳米增强体。2.根据权利要求1所述的一种水泥电杆用化学接枝的杂化型纳米增强体的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：a.高速搅拌分散法：向15-20重量份纳米二氧化硅中1:10-15加入去离子水，用高速搅拌机进行机械分散1-2h，制成分散均匀的纳米二氧化硅悬浊液；b.将10-15重量份多壁碳纳米管、2-3重量份二环己基碳二亚胺、0.1-0.2重量份4-二甲氨基吡啶混合，1:10-20加入四氢呋喃，密封，超声分散1-2h，充入氮气，冷凝回流，加入1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈阳振，李久军，李春来，王洪山，黄利侠，
申请(专利权)人：阜阳三环水泥制品有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34