[发明专利]纳米/无机复合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米/无机复合物及其制备方法。属无机材料科学领域。

技术背景

混凝土材料发展已有200余年历史，由于其自身的优点，强度高、耐久性好、原料来源广、工艺简单、成本较低，适用于各种自然环境，因此得到了很大的发展。但混凝土是一种多孔物质，存在较多毛细孔，并且，当混凝土干燥后，易收缩，造成裂缝产生，这些毛细孔和裂缝会成为后期渗水和漏水的通道，长期的渗水会导致混凝土内部的氢氧化钙溶失，侵蚀混凝土内部结构，不仅影响到结构安全，还缩短了工程的使用寿命。

目前，有人用硅酸盐水泥等防水涂料对成型混凝土进行防水处理，也有人在混凝土拌合过程中加入膨胀剂，从而补偿混凝土的收缩，不至产生裂纹。但目前多数防水涂料使用后，仍会产生刚性裂缝；而大多数膨胀剂的加入后，如果膨胀率过大，也会造成混凝土强度的陡然降低，最终使得其强度不符合规定标准。

另外，在某些特定环境下，防静电性能也成为了混凝土的一个重要指标，如矿井、隧道等有渗漏和有害易燃易爆气体产生的场合中，如果产生静电，则容易引起爆炸等事故的发生。

因此，为了弥补混凝土的功能缺陷，急需一种既能补偿混凝土收缩，又保持混凝土抗压强度，还能防静电的复合材料。

目前，还未见仅用碳纳米管、氧化物、硫酸盐组合用于改善混凝土性能的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米/无机复合物及其制备方法。该纳米/无机复合物由碳纳米材料、氧化物和硫酸盐复合组成，是一种粒径小于500目、经过煅烧的无机材料，是一种具有独特技术性能的工程材料。

本发明提供一种纳米/无机复合物，其特征在于：其组成成分及重量配比如下：

1-15份碳纳米材料、40-120份氧化物材料、60-180份硫酸盐材料；其中，碳纳米材料以材料中碳纳米有效成分计；各成分的粒径小于500目。

进一步地，其组成成分及重量配比如下：

3份碳纳米材料、120份氧化物材料、160份硫酸盐材料。

其中，所述碳纳米材料为游离碳纳米管、碳纳米管云母填料、碳纳米管钛白填料中的一种或两种以上的组合。

其中，所述氧化物材料为氧化钙、氧化铝、氧化铁、氧化镁、氧化硅中的一种材料或两种以上的组合材料。

进一步地，所述氧化钙材料为生石灰，所述氧化硅材料为高岭土。

其中，所述硫酸盐材料为硫酸钙、硫酸铁中的一种材料或两种的组合材料。

进一步地，上述复合物是按如下方法制备的：

(1)按重量配比称取组成成分；

(2)将氧化物材料、硫酸盐材料在1000℃-1300℃煅烧1-3小时后，干燥下冷却至室温；

(3)将碳纳米材料与煅烧过的氧化物材料、硫酸盐材料混合，碾磨均匀，使粒径小于500目即得。

本发明还提供了一种制备权利要求上述的纳米/无机复合物的方法，它包括如下步骤：

(1)按重量配比称取组成成分；

(2)将氧化物材料、硫酸盐材料在1000℃-1300℃煅烧1-3小时后，干燥下冷却至室温；

(3)将碳纳米材料与煅烧过的氧化物材料、硫酸盐材料混合，碾磨均匀，使粒径小于500目即得。

本发明还提供了上述的纳米/无机复合物作为混凝土外加剂中的应用。

本发明还提供了上述的纳米/无机复合物作为耐腐蚀、防渗漏、防静电、补偿混凝土收缩的功能材料中的应用。

本发明纳米/无机复合物，具有强度高、防静电、吸水膨胀的特性。该复合物或添加该复合物的混凝土/砂浆，适用于快速填充煤层和岩层的空洞及封堵漏风；粘合断裂破碎的煤层、岩层及碎石；填充煤矿采空区和修复隧道洞室中的空隙。

本发明是通过这样的技术路线实现的：首先，煅烧过的氧化物、硫酸盐自吸水体积膨胀，迅速渗透进周围的缝隙，形成无机晶体，将毛细孔和裂纹通道堵塞，在潮湿的环境下强度不变，从而提高混凝土的抗渗能力，达到防渗、防漏的目的；其次纳米材料更进一步增强了其吸附性和抗压强度，同时具有导静电的功能。

综上所述，本发明纳米/无机复合物是将碳纳米管、氧化物和硫酸盐复合在一起得到的，兼有纳米材料和无机盐晶体的优点，作为工程材料具有优异的力学性能及防静电、防渗漏和耐腐蚀性能，且安全无污染、成本低、方便机械化施工。

下面通过具体实施例的方式对本发明做进一步详述，但不应理解为是对本发明保护范围的限制，凡基于上述技术思想，利用本领域普通技术知识和惯用手段所做的修改、替换、变更均属于本发明的范围。

具体实施方式