[发明专利]一种纳米纤维素/纤维素醚复合增强水泥材料及其制备方法

说明书

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种纳米纤维增强水泥材料及其制备方法，包括以下步骤：（1）含植物纤维素的原料粗制提纯得纳米纤维素预制液；（2）纳米纤维素预制液制得纤维素醚液；（3）纤维素醚液中加入氢碘酸，混合均匀后喷雾干燥获得纳米纤维素/纤维素醚复合材料；（4）纳米纤维素/纤维素醚复合材料与混凝土混合均匀后得纳米纤维素/纤维素醚复合增强水泥材料，即水泥板、水泥管道或水泥砖等，利用了废纸作为纤维素源，具有绿色环保的特点；保水性好，防开裂，材料性能好，强度高；解决了混凝土中纳米纤维素团聚问题。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种纳米纤维增强水泥材料及其制备方法。

背景技术

水泥行业二氧化碳排放约占全国碳排放总量10％以上的产生深远影响，更加优质的水泥制品能够延长水泥的使用寿命，有利于减少水泥的生产量。废纸作为纤维的集合体，在去年的《废纸回收利用产业碳减排量核算方法研究》立项中，进一步向社会表明废纸的回收利用有利于减少碳排放。

植物纤维的应用能够提高水泥制品的性能，尤其是应用纳米植物纤维具有更好的效果，但是纳米纤维加入混合体系需克服其自身分子中的羟基间的相互作用，否则难以达到分散性要求，反而会导致混凝土体系性能下降，脆性变大造成开裂等。

纤维素醚应用于混凝土能够提高混凝土的保水性，防止混凝土材料开裂，是国内很多干粉砂浆厂家，特别是南方气温较高地区的厂家关注的性能。在建筑材料特别是干粉砂浆的生产中，纤维素醚发挥着不可替代的作用，特别是在特种砂浆(改性砂浆)的生产中，更是不可缺少的重要组成部分。纤维素醚的粘度、掺量、环境温度和分子结构对其保水性能有较大影响。相同条件下，纤维素醚的粘度越大,保水性越好；掺量越高，保水性越好，通常很少掺量的纤维素醚就能够大大提高砂浆的保水率。纤维素醚在混凝土中的应用研究也具有一定的基础。如郑利文2018年在《四川建材》发表了“不同粘度的纤维素醚对混凝土性能的影响”。

公开号CN113105192a公开了一种防开裂混凝土及其生产工艺。防开裂混凝土由混凝土拌和料制成，混凝土拌和料包括以下组分：硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、碎石、纤维、水、纤维素醚、氯化钙、乙酸钙；其制备方法为：步骤1)，将硅酸盐水泥、纤维素醚、氯化钙、乙酸钙、水混合均匀获得水泥浆液；步骤2)，在水泥预拌料中加入粉煤灰、砂、碎石，混合均匀获得水泥预拌料；步骤3)，在水泥预拌料中加入纤维，混合均匀获得水泥拌和料；步骤4)，在模具中浇筑水泥拌和料，经养护制得防开裂混凝土。

但上述文献并没有提到纤维素/纤维素醚复合材料在混凝土中的作用，也未能解决上述背景中提到的纳米纤维素团聚的问题。

发明内容

为解决上述问题，本方案提出了一种纳米纤维素/纤维素醚复合增强水泥材料及其制备方法。本方案具有保水性好，防开裂，材料性能好的特点；利用了废纸作为纤维素源，具有绿色环保的特点，同时复合碳中和时代要求；解决了混凝土中纳米纤维素团聚问题。

具体方案为：一种纳米纤维素/纤维素醚复合增强水泥材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)含植物纤维素的原料粗制提纯得纳米纤维素预制液；

(2)纳米纤维素预制液制得纤维素醚液；

(3)纤维素醚液中加入氢碘酸，混合均匀后喷雾干燥获得纳米纤维素/纤维素醚复合材料；

(4)纳米纤维素/纤维素醚复合材料与混凝土混合均匀后得纳米纤维素/纤维素醚复合增强水泥材料。