一种粉煤灰-偏高岭土基导电地质聚合物及其制备方法

本发明涉及功能性建筑材料，具体涉及一种粉煤灰-偏高岭土基导电地质聚合物及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，功能性建筑材料不仅包括应用于建材领域的如涂层材料、固封材料以及多孔绝热材料，也包括逐渐应用于以能源主题为导向的如导电材料、电磁场干扰、静电放电以及钢筋混凝土结构的阴极保护材料等。但目前绝大部分的功能性建筑材料的相关研究均集中在用导电介质替代部分骨料而制备出的水泥基导电混凝土上。

2、现有常用的导电相材料主要为石墨、钢纤维、炭黑以及短切碳纤维。在制备导电建筑材料，石墨作为导电相时，只有向基体中加入足够量的石墨时，试样才具有良好的导电性，这也使得试样的抗压强度大幅度降低，从而降低实用性；钢纤维作为导电相时，虽然可以增加试样的力学强度，但其电阻率长期不稳定，且存在钢纤维掺量大易结团，钢纤维掺量小则不易形成导电网格的问题；而炭黑的粒径大小以及其表面的活性基团的存在会影响试样的导电性能。相比而言，短切碳纤维作为导电相掺入其中不仅可以增强试样的韧性，提高其抗压强度，而且在其较小掺量时就可以形成良好的导电网络结构。

3、与水泥基导电混凝土相比，地质聚合物在工艺性能、力学性能、阻燃性能以及环保性能方面具有较大优势，具有广阔的应用前景，是未来替代硅酸盐水泥的最佳材料之一。因此，本发明提出了一种粉煤灰-偏高岭土基导电地质聚合物及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种粉煤灰-偏高岭土基导电地质聚合物及其制备方法，该方法制备工艺简单，原料价格低廉，节能环保且制得的聚合物材料具有高疏水性、高导电性，综合性能优异。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种粉煤灰-偏高岭土基导电地质聚合物，所用原料包括：粉煤灰、偏高岭土、液体硅酸钠、氢氧化钠、短切碳纤维、水、二甲基硅油以及有机硅偶联剂；其中，粉煤灰与偏高岭土的质量比为3：2；以粉煤灰和偏高岭土的总质量为基础，液体硅酸钠、氢氧化钠、短切碳纤维、水、二甲基硅油以及有机硅偶联剂的用量分别为粉煤灰和偏高岭土总质量的76.50％、14.00％、0.25％～2.00％、0.30％～11.60％、2.00％～8.00％、1.00％。

3、一种粉煤灰-偏高岭土基导电地质聚合物的制备方法，具体包括以下步骤：

4、s1、按配方含量称取粉煤灰、偏高岭土和短切碳纤维放入搅拌装置中拌合均匀；

5、s2、按配方含量称取液体硅酸钠、氢氧化钠、二甲基硅油和有机硅偶联剂以及水，混合均匀形成透明的碱激发剂溶液；

6、s3、将步骤s2中配制好的碱激发剂溶液缓慢加入至步骤s1中的搅拌装置内，继续搅拌形成均匀的浆体；

7、s4、将步骤s3中制得的浆体注入模具中成型，并于恒温箱中养护，然后脱模并养护固化得到粉煤灰-偏高岭土基导电地质聚合物。

8、优选的，所述步骤s4中所用模具规格为3cm×3cm×3cm，且模具用塑料薄膜包裹密封。

9、优选的，所述步骤s4中在60℃恒温养护箱中养护48小时。

10、优选的，所述步骤s4中脱膜后在常温下进行养护。

11、因此，本发明的一种粉煤灰-偏高岭土基导电地质聚合物及其制备方法，相比现有的功能性建筑材料，具有如下优势：

12、(1)本发明将工业固废粉煤灰和偏高岭土按一定比例混合作为基体材料，有效缩短了固化时间；

13、(2)本发明通过加入短切碳纤维和表面疏水改性剂，制备出具有高导电性、表面疏水及高强度的多功能地质聚合物材料；

14、(3)本发明制得的表面疏水导电地质聚合物，具有优异的综合性能，可用于发热采暖地面、地面溶雪化冰、工业防静电，电力设备接地、特殊建筑物的光电和热点转换等领域，具有广阔的应用前景。

15、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种粉煤灰-偏高岭土基导电地质聚合物，其特征在于，所用原料包括：粉煤灰、偏高岭土、液体硅酸钠、氢氧化钠、短切碳纤维、水、二甲基硅油以及有机硅偶联剂；其中，粉煤灰与偏高岭土的质量比为3：2；以粉煤灰和偏高岭土的总质量为基础，液体硅酸钠、氢氧化钠、短切碳纤维、水、二甲基硅油以及有机硅偶联剂的用量分别为粉煤灰和偏高岭土总质量的76.50％、14.00％、0.25％～2.00％、0.30％～11.60％、2.00％～8.00％、1.00％。

2.如权利要求1所述的一种粉煤灰-偏高岭土基导电地质聚合物的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种粉煤灰-偏高岭土基导电地质聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中所用模具规格为3cm×3cm×3cm，且模具用塑料薄膜包裹密封。

4.根据权利要求2所述的一种粉煤灰-偏高岭土基导电地质聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中在60℃恒温养护箱中养护48小时。

5.根据权利要求2所述的一种粉煤灰-偏高岭土基导电地质聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中脱膜后在常温下进行养护。

技术总结
本发明公开了一种粉煤灰‑偏高岭土基导电地质聚合物及其制备方法，属于功能性建筑材料技术领域。制备所用原料包括：粉煤灰、偏高岭土、液体硅酸钠、氢氧化钠、短切碳纤维、水、二甲基硅油以及有机硅偶联剂；粉煤灰与偏高岭土的质量比为3：2；液体硅酸钠、氢氧化钠、短切碳纤维、水、二甲基硅油以及有机硅偶联剂的用量分别为粉煤灰和偏高岭土总质量的76.50％、14.00％、0.25％～2.00％、0.30％～11.60％、2.00％～8.00％、1.00％；本发明通过将粉煤灰、偏高岭土、短切碳纤维混合均匀，然后加入液体硅酸钠、氢氧化钠、二甲基硅油和有机硅偶联剂混合的水溶液，搅拌成均匀浆体，经注模，成型，养护得到的导电地质聚合物力学性能优异，具有高疏水性、高导电性，具有优异的综合性能。

技术研发人员：吴艳光,高佳,杨舟,李朝东,王菲,徐梦婷,刘芯琪,申海蔚
受保护的技术使用者：武汉工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16