[发明专利]一种氧化石墨烯增强地聚合物及制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化石墨烯增强地聚合物，由如下重量份的原料制备而成：100份硅铝质原料，50‑85份碱激发剂，0.01‑0.07份氧化石墨烯，0.02‑0.20份分散剂；所述硅铝质原料选自偏高岭土、煤矸石、粉煤灰或矿渣中的任意一种或二种以上任意比例的混合物。本发明以廉价硅铝酸盐材料为主要原料，以石墨烯为填料，制备的地聚合物产品的抗折以及抗压强度高、韧性好、耐酸碱性好、耐高温性好，有效地改善了现在地聚合物改性技术存在的问题，并且制备工艺简单，原料来源丰富、CO₂排放量小，产品附加值高，具有良好的经济效益和环保效益。

技术领域

本发明涉及一种氧化石墨烯增强地聚合物及制备方法，属于地聚合物技术领域。

背景技术

地聚合物是一种新型的无定形或半晶体的无机聚合物胶凝材料，是最有前途的碱激活胶凝材料之一。高硅铝酸质原料中具有活性的Al₂O₃、SiO₂在碱溶液的作用下断裂重组，形成一种由[AlO4]^5-和[SiO4]^4-四面体构成的无定形硅铝酸盐三维网络体，地聚合物是一种“绿色材料”，在制备过程中，CO₂排放量仅为硅酸盐水泥的1/6，能耗和废气排放低,具有早强快硬、体积稳定性好、耐化学腐蚀、界面结合力强、抗渗性好、耐温性好、耐久性好等传统水泥所不具备的优异性能，因此，地聚合物被认为是解决社会发展与环境污染冲突的替代材料之一。但纯的地聚合物脆性大、易开裂、韧性差。

为了改善地聚合物的脆性大、易开裂、韧性差的问题，现有技术中,不少学者对地聚合物进行了改性研究，例如，申请号为201910537921.4的中国发明专利公开了一种苯丙乳液增韧地聚合物及其制备方法；申请号为201810203132.2的中国发明专利公开了一种环氧树脂增韧偏高岭土基地聚合物及其制备方法；阚鑫禹等发表了聚乙烯醇改性地质聚合物复合材料的性能研究的文章；申请号为201910062137.2的中国发明专利公开了一种超高韧性地聚合物及其制备方法，所用的增韧剂为聚乙烯醇纤维。以上专利或文章所采用的改性剂都是高分子材料，而高分子材料存在易老化，不耐高温等缺陷。另外，上述地聚合物在水化硬化后，硬化体中存在一定量的孔径为50～200nm有害孔，不但影响强度，也影响其抗冻性、耐久性等综合性能，制约了地聚合物的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中地聚合物脆性大、易开裂、韧性差，且存在有害孔等现有技术存在的不足，提供一种氧化石墨烯增强地聚合物，本发明选用氧化石墨烯对地聚合物进行改性，得到的地聚合物强度高、韧性好、耐高温。

本发明的另一目的在于提供上述氧化石墨烯增强地聚合物的制备方法，工艺简单，节能环保。

技术方案

一种氧化石墨烯增强地聚合物，由如下重量份的原料制备而成：100份硅铝质原料，50-85份碱激发剂，0.01-0.07份氧化石墨烯，0.02-0.20份分散剂；所述硅铝质原料选自偏高岭土、煤矸石、粉煤灰或矿渣中的任意一种或二种以上任意比例的混合物。

氧化石墨烯可以市售购买，也可以自制，常规的制备方法为：将2份石墨粉和1份无水NaNO₃加入置于冰浴内的浓H₂SO₄中，搅拌反应5h，加入KMnO₄进行氧化处理，常温下反应24h；用50℃的去离子水滴加到上述反应容器中反应30min，再加去离子水冷却上述溶液，然后加入30％双氧水还原剩余的氧化剂，采用离心机离心洗涤、过滤、真空脱水得到氧化石墨烯。

进一步，所述碱激发剂的制备方法：将10-20重量份的氢氧化钠与80～100重量份的模数为2.6-3.6的水玻璃溶液混合搅拌，直至氢氧化钠全部溶解，静置24h后，得到碱激发剂。

进一步，所述分散剂为木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、十二烷基磺酸钠、十二烷基磺酸钙或聚羧酸盐的一种或两种以上任意比例的混合物。