[发明专利]一种基于导电集料的水泥基导电复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于导电集料的水泥基导电复合材料，其特征在于，按重量份计包括以下组分：水泥650～750份、碳纤维10～20份、导电集料300～400份、减水剂5～8份、分散剂2～4份、消泡剂0.5～1.5份；

所述导电集料包括粘土和混合导电相，所述混合导电相包括碳纤维粉、碳纳米管和炭黑；

所述导电集料的成分配比为：70～75％粘土、10～18％碳纤维粉、7～10％碳纳米管、5～10％炭黑；

所述粘土的成分配比为：65～75％SiO ₂ 、4～9％Fe ₂ O ₃ 、14.5～19.6％Al ₂ O ₃ 、2～5.2％K ₂ O，2～5.2％MgO，2～5.2％Na ₂ O；

所述炭黑的电阻率为0.25～0.35Ω·cm；所述碳纤维的直径8～9.5μm，长度为12～17mm；所述减水剂为聚羧酸减水剂；所述分散剂为羟丙基甲基纤维素；所述消泡剂为磷酸三丁酯。

2.根据权利要求1所述的一种基于导电集料的水泥基导电复合材料，其特征在于，按重量份计包括以下组分：水泥680～720份、碳纤维12～18份、导电集料320～380份、减水剂6～7份、分散剂3～3.5份、消泡剂0.8～1.2份。

3.根据权利要求1所述的一种基于导电集料的水泥基导电复合材料，其特征在于，按重量份计包括以下组分：水泥680份、碳纤维15份、导电集料380份、减水剂6份、分散剂2份、消泡剂1份。

4.一种基于导电集料的水泥基导电复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将粘土和混合导电相进行混料，制成导电集料生料；将导电集料生料压制成坯体；然后对坯体进行煅烧，制成导电集料；其中，混合导电相包括碳纤维粉、碳纳米管和炭黑；

向80～90℃的水中加入分散剂，搅拌分散；

然后向水中加入消泡剂和碳纤维，再次搅拌，以形成碳纤维预分散溶液；

向碳纤维预分散溶液中加入水泥和减水剂，搅拌后，制成碳纤维水泥浆体；

向碳纤维水泥浆体中加入制备好的导电集料，继续搅拌，得到混合料；

然后混合料倒入的钢模中，填满模具后置于振动台上振动1～3min；

对模具中的混合物加压以排除气泡，然后刮平表面，于养护室内养护24～36h；

脱模，养护28～30d，完成基于导电集料的水泥基导电复合材料的制备。

5.根据权利要求4所述的一种基于导电集料的水泥基导电复合材料的制备方法，其特征在于，对坯体进行煅烧的步骤具体包括：

将坯体放入管式炉中，通入氮气作为保护气氛；

加热，使炉内温度从室温升至880～920℃，升温速度为5℃/min；

继续加热，以升温速度为3℃/min使炉内温度从880～920℃升至1050～1150℃，保温10min；

然后降温至570～580℃时，保温10min，最后再降至室温。

6.根据权利要求4所述的一种基于导电集料的水泥基导电复合材料的制备方法，其特征在于，对坯体进行煅烧的步骤具体包括：

将坯体放入管式炉中，通入氮气作为保护气氛；

加热，使炉内温度从室温升至900℃，升温速度为5℃/min；

继续加热，以升温速度为3℃/min使炉内温度从900℃升至1100℃，保温10min；

然后降温至570～580℃时，保温10min，最后再降至室温。

7.根据权利要求4所述的一种基于导电集料的水泥基导电复合材料的制备方法，其特征在于，向碳纤维预分散溶液中加入水泥和减水剂，搅拌10～20min后，制成碳纤维水泥浆体。