[0001]
本发明涉及一种水洗手套及其制备方法，具体地，涉及一种石墨烯高强水泥复合材料及其制备方法。
背景技术：
[0002]
水泥基复合材料是指以硅酸盐水泥为基体，以耐碱玻璃纤维、通用合成纤维、各种陶瓷纤维、碳和芳纶等高性能纤维、金属丝以及天然植物纤维和矿物纤维为增强体，再加入填料、化学助剂和水等，经复合工艺构成的复合材料。通过不同的材料复合，能够提高水泥的各种性能。
[0003]
作为一种近年发展较快的高新材料，石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定，迄今为止研究者尚未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的链接非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品，几乎完全透明，却极为致密，不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法通过，导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料，化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。
技术实现要素：
[0004]
本发明的目的是提供一种石墨烯水泥复合材料，能够解决现有问题，具有较高强度、抗冲击性、防水防腐、耐老化特性。
[0005]
为了达到上述目的，本发明提供了一种石墨烯高强水泥复合材料的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，将石墨烯材料的粉体加入到维纶纺丝液中，分散均匀后经过湿法纺丝，得到石墨烯维纶纤维；步骤2，将步骤1所得的石墨烯维纶纤维与水泥混合均匀，并加入发泡剂和水，搅拌均匀后制得石墨烯维纶水泥复合材料；步骤3，将石墨烯高强涂料喷涂在步骤2所得的石墨烯维纶水泥复合材料表层形成高强涂层，最后得到石墨烯高强水泥复合材料。
[0006]
上述的石墨烯高强水泥复合材料的制备方法，其中，所述的步骤1中，石墨烯材料的粉体的粒径范围为0.5-5μm；石墨烯粉体的添加重量为维纶纺丝液的1
‰-
5％。
[0007]
上述的石墨烯高强水泥复合材料的制备方法，其中，所述的石墨烯材料包含化学气相沉积法制备的石墨烯、二氧化碳超临界膨胀剥离石墨烯、化学氧化剥离的氧化石墨烯、偶联剂改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯、溴代十二烷改性氧化石墨烯中的任意一种或多种。
[0008]
上述的石墨烯高强水泥复合材料的制备方法，其中，所述的步骤1得到石墨烯维纶
纤维是长度范围为3-15
㎜
的短纤。
[0009]
上述的石墨烯高强水泥复合材料的制备方法，其中，所述的步骤2中，石墨烯维纶纤维的用量为水泥重量的1-20％，发泡剂的用量为水泥重量的0.1-10％，水的用量为水泥重量的30-60％。
[0010]
上述的石墨烯高强水泥复合材料的制备方法，其中，所述的步骤3中的石墨烯高强涂料的原料包含石墨烯、聚醚多元醇异氰酸酯、端氨基聚醚、芳香族位阻二胺、乙二醇、硅烷偶联剂、助剂；助剂包含二氧化钛、石英粉、陶土、抗静电剂以及阻燃剂。
[0011]
上述的石墨烯高强水泥复合材料的制备方法，其中，所述的步骤3中的石墨烯高强涂料分为a组分和b组分，将a组分和b组分以(1-1.1)：1的重量比混合后，通过喷涂设备喷涂在材料表面，形成石墨烯高强涂层。
[0012]
上述的石墨烯高强水泥复合材料的制备方法，其中，所述的a组分是将聚醚多元醇加热至70-90℃，真空搅拌1-2h，氮气保护下冷却至30-50℃，然后将异氰酸酯单体和石墨烯加入反应釜中，温度升至70-85℃，反应1-2h，制得a组分；b组分是将端氨基聚醚、芳香族位阻二胺、乙二醇、硅烷偶联剂、助剂，在常温条件下加入搅拌罐中，搅拌1-2h,混合均匀后制得b组分。
[0013]
上述的石墨烯高强水泥复合材料的制备方法，其中，所述的步骤3中的高强涂层的厚度范围为0.1-3
㎜
。
[0014]
本发明还提供了通过上述的方法制备的石墨烯高强水泥复合材料。
[0015]
本发明提供的石墨烯高强水泥复合材料及其制备方法具有以下优点：
[0016]
本发明制备的涂层具有较高强度、抗冲击性、防水防腐、耐老化特性，该材料可应用在建筑、路面、海堤等场景，能够极大提高水泥材料使用寿命，降低使用成本。
[0017]
本发明提的制备方法，简单易操作，成本低廉，更加环保，经济效益高，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
[0018]
以下对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
[0019]
本发明提供的石墨烯高强水泥复合材料的制备方法，其包含：步骤1，将石墨烯材料的粉体加入到维纶纺丝液中，分散均匀后经过湿法纺丝，得到石墨烯维纶纤维；步骤2，将步骤1所得的石墨烯维纶纤维与水泥混合均匀，并加入发泡剂和水，搅拌均匀后制得石墨烯维纶水泥复合材料；步骤3，将石墨烯高强涂料喷涂在步骤2所得的石墨烯维纶水泥复合材料表层形成高强涂层，最后得到石墨烯高强水泥复合材料。
[0020]
维纶纺丝液采用本领域中现有的维纶制备工艺中常用的纺丝液成分和比例，湿法纺丝的过程也是采用现有的技术。
[0021]
维纶是聚乙烯醇缩醛纤维的商品名称，也叫维尼纶。其性能接近棉花，有“合成棉花”之称，是现有合成纤维中吸湿性最大的品种。
[0022]
优选地，步骤1中，石墨烯材料的粉体的粒径范围为0.5-5μm；石墨烯粉体的添加重量为维纶纺丝液的1
‰-
5％。
[0023]
石墨烯材料包含化学气相沉积法制备的石墨烯、二氧化碳超临界膨胀剥离石墨烯、化学氧化剥离的氧化石墨烯、偶联剂改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、阳
离子表面活性剂改性氧化石墨烯、溴代十二烷改性氧化石墨烯等中的任意一种或多种。
[0024]
步骤1得到石墨烯维纶纤维是长度范围为3-15
㎜
的短纤。
[0025]
步骤2中，石墨烯维纶纤维的用量为水泥重量的1-20％，发泡剂的用量为水泥重量的0.1-10％，水的用量为水泥重量的30-60％。
[0026]
步骤3中的石墨烯高强涂料的原料包含石墨烯、聚醚多元醇异氰酸酯、端氨基聚醚、芳香族位阻二胺、乙二醇、硅烷偶联剂、助剂等。助剂包含二氧化钛、石英粉、陶土、抗静电剂以及阻燃剂等。
[0027]
抗静电剂包含sh-105和/或sh-102等型号规格。阻燃剂包含氧化锌、硼酸盐、磷酸三酯、甲基膦酸二甲酯等中的任意一种或多种。
[0028]
硅烷偶联剂包含kh-550，kh-560，kh-570，kh-480，a-151，a-1160等型号规格。
[0029]
优选地，石墨烯高强涂料的原料按质量百分比计包含石墨烯1％～10％、聚醚多元醇10％～30％、异氰酸酯20％～40％、端氨基聚醚20％～40％、芳香族位阻二胺10％～20％、乙二醇0.1％～1％、硅烷偶联剂0.1％～5％、助剂0.1％～5％。
[0030]
步骤3中的石墨烯高强涂料分为a组分和b组分，将a组分和b组分以(1-1.1)：1的重量比混合后，通过喷涂设备喷涂在材料表面，形成石墨烯高强涂层。
[0031]
a组分是将聚醚多元醇加热至70-90℃，真空搅拌1-2h，氮气保护下冷却至30-50℃，然后将异氰酸酯单体和石墨烯加入反应釜中，温度升至70-85℃，反应1-2h，制得a组分；b组分是将端氨基聚醚、芳香族位阻二胺、乙二醇、硅烷偶联剂、助剂，在常温条件下加入搅拌罐中，搅拌1-2h,混合均匀后制得b组分。
[0032]
步骤3中的高强涂层的厚度范围为0.1-3
㎜
。
[0033]
本发明还提供了通过该方法制备的石墨烯高强水泥复合材料。
[0034]
下面结合实施例对本发明提供的石墨烯高强水泥复合材料及其制备方法做更进一步描述。
[0035]
实施例1
[0036]
一种石墨烯高强水泥复合材料的制备方法，其包含：
[0037]
步骤1，将石墨烯材料的粉体加入到维纶纺丝液中，分散均匀后经过湿法纺丝，得到石墨烯维纶纤维。
[0038]
石墨烯材料包含化学气相沉积法制备的石墨烯。
[0039]
石墨烯材料的粉体的粒径范围为0.5-5μm。所得的石墨烯维纶纤维是长度范围为3-15
㎜
的短纤。石墨烯粉体的添加重量为维纶纺丝液的1
‰
。
[0040]
步骤2，将步骤1所得的石墨烯维纶纤维与水泥混合均匀，并加入发泡剂和水，搅拌均匀后制得石墨烯维纶水泥复合材料。
[0041]
石墨烯维纶纤维的用量为水泥重量的1％，发泡剂的用量为水泥重量的0.1％，水的用量为水泥重量的30％。
[0042]
步骤3，将石墨烯高强涂料喷涂在步骤2所得的石墨烯维纶水泥复合材料表层形成高强涂层，最后得到石墨烯高强水泥复合材料。
[0043]
石墨烯高强涂料分为a组分和b组分，将a组分和b组分以1：1的重量比混合后，通过喷涂设备喷涂在材料表面，形成石墨烯高强涂层。高强涂层的厚度范围为0.1-3
㎜
。
[0044]
a组分是将聚醚多元醇加热至70-90℃，真空搅拌1-2h，氮气保护下冷却至30-50
℃，然后将异氰酸酯单体和石墨烯加入反应釜中，温度升至70-85℃，反应1-2h，制得a组分；b组分是将端氨基聚醚、芳香族位阻二胺、乙二醇、硅烷偶联剂、助剂，在常温条件下加入搅拌罐中，搅拌1-2h,混合均匀后制得b组分。
[0045]
石墨烯高强涂料的原料包含石墨烯、聚醚多元醇异氰酸酯、端氨基聚醚、芳香族位阻二胺、乙二醇、硅烷偶联剂、助剂等。助剂包含二氧化钛、石英粉、陶土、抗静电剂以及阻燃剂等。
[0046]
抗静电剂包含sh-105。阻燃剂包含氧化锌。硅烷偶联剂包含kh-550。
[0047]
优选地，石墨烯高强涂料的原料按质量百分比计包含石墨烯9％、聚醚多元醇10％、异氰酸酯40％、端氨基聚醚20％、芳香族位阻二胺10％、乙二醇1％、硅烷偶联剂5％、助剂5％。
[0048]
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯高强水泥复合材料。
[0049]
实施例2
[0050]
一种石墨烯高强水泥复合材料的制备方法，其包含：
[0051]
步骤1，将石墨烯材料的粉体加入到维纶纺丝液中，分散均匀后经过湿法纺丝，得到石墨烯维纶纤维。
[0052]
石墨烯材料包含二氧化碳超临界膨胀剥离石墨烯、化学氧化剥离的氧化石墨烯。
[0053]
石墨烯材料的粉体的粒径范围为0.5-5μm。所得的石墨烯维纶纤维是长度范围为3-15
㎜
的短纤。石墨烯粉体的添加重量为维纶纺丝液的1％。
[0054]
步骤2，将步骤1所得的石墨烯维纶纤维与水泥混合均匀，并加入发泡剂和水，搅拌均匀后制得石墨烯维纶水泥复合材料。
[0055]
石墨烯维纶纤维的用量为水泥重量的6％，发泡剂的用量为水泥重量的3％，水的用量为水泥重量的38％。
[0056]
步骤3，将石墨烯高强涂料喷涂在步骤2所得的石墨烯维纶水泥复合材料表层形成高强涂层，最后得到石墨烯高强水泥复合材料。
[0057]
石墨烯高强涂料分为a组分和b组分，将a组分和b组分以1.02：1的重量比混合后，通过喷涂设备喷涂在材料表面，形成石墨烯高强涂层。高强涂层的厚度范围为0.1-3
㎜
。
[0058]
a组分是将聚醚多元醇加热至70-90℃，真空搅拌1-2h，氮气保护下冷却至30-50℃，然后将异氰酸酯单体和石墨烯加入反应釜中，温度升至70-85℃，反应1-2h，制得a组分；b组分是将端氨基聚醚、芳香族位阻二胺、乙二醇、硅烷偶联剂、助剂，在常温条件下加入搅拌罐中，搅拌1-2h,混合均匀后制得b组分。
[0059]
石墨烯高强涂料的原料包含石墨烯、聚醚多元醇异氰酸酯、端氨基聚醚、芳香族位阻二胺、乙二醇、硅烷偶联剂、助剂等。助剂包含二氧化钛、石英粉、陶土、抗静电剂以及阻燃剂等。
[0060]
抗静电剂包含sh-102。阻燃剂包含硼酸盐。硅烷偶联剂包含kh-560。
[0061]
优选地，石墨烯高强涂料的原料按质量百分比计包含石墨烯10％、聚醚多元醇30％、异氰酸酯20％、端氨基聚醚24.7％、芳香族位阻二胺15％、乙二醇0.1％、硅烷偶联剂0.1％、助剂0.1％。
[0062]
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯高强水泥复合材料。
[0063]
实施例3
[0064]
一种石墨烯高强水泥复合材料的制备方法，其包含：
[0065]
步骤1，将石墨烯材料的粉体加入到维纶纺丝液中，分散均匀后经过湿法纺丝，得到石墨烯维纶纤维。
[0066]
石墨烯材料包含偶联剂改性氧化石墨烯。
[0067]
石墨烯材料的粉体的粒径范围为0.5-5μm。所得的石墨烯维纶纤维是长度范围为3-15
㎜
的短纤。石墨烯粉体的添加重量为维纶纺丝液的3％。
[0068]
步骤2，将步骤1所得的石墨烯维纶纤维与水泥混合均匀，并加入发泡剂和水，搅拌均匀后制得石墨烯维纶水泥复合材料。
[0069]
石墨烯维纶纤维的用量为水泥重量的10％，发泡剂的用量为水泥重量的5％，水的用量为水泥重量的45％。
[0070]
步骤3，将石墨烯高强涂料喷涂在步骤2所得的石墨烯维纶水泥复合材料表层形成高强涂层，最后得到石墨烯高强水泥复合材料。
[0071]
石墨烯高强涂料分为a组分和b组分，将a组分和b组分以1.05：1的重量比混合后，通过喷涂设备喷涂在材料表面，形成石墨烯高强涂层。高强涂层的厚度范围为0.1-3
㎜
。
[0072]
a组分是将聚醚多元醇加热至70-90℃，真空搅拌1-2h，氮气保护下冷却至30-50℃，然后将异氰酸酯单体和石墨烯加入反应釜中，温度升至70-85℃，反应1-2h，制得a组分；b组分是将端氨基聚醚、芳香族位阻二胺、乙二醇、硅烷偶联剂、助剂，在常温条件下加入搅拌罐中，搅拌1-2h,混合均匀后制得b组分。
[0073]
石墨烯高强涂料的原料包含石墨烯、聚醚多元醇异氰酸酯、端氨基聚醚、芳香族位阻二胺、乙二醇、硅烷偶联剂、助剂等。助剂包含二氧化钛、石英粉、陶土、抗静电剂以及阻燃剂等。
[0074]
抗静电剂包含sh-105和sh-102。阻燃剂包含磷酸三酯。硅烷偶联剂包含kh-570。
[0075]
优选地，石墨烯高强涂料的原料按质量百分比计包含石墨烯1％、聚醚多元醇12％、异氰酸酯22.5％、端氨基聚醚40％、芳香族位阻二胺20％、乙二醇0.5％、硅烷偶联剂2％、助剂2％。
[0076]
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯高强水泥复合材料。
[0077]
实施例4
[0078]
一种石墨烯高强水泥复合材料的制备方法，其包含：
[0079]
步骤1，将石墨烯材料的粉体加入到维纶纺丝液中，分散均匀后经过湿法纺丝，得到石墨烯维纶纤维。
[0080]
石墨烯材料包含氨基高分子改性氧化石墨烯。
[0081]
石墨烯材料的粉体的粒径范围为0.5-5μm。所得的石墨烯维纶纤维是长度范围为3-15
㎜
的短纤。石墨烯粉体的添加重量为维纶纺丝液的4％。
[0082]
步骤2，将步骤1所得的石墨烯维纶纤维与水泥混合均匀，并加入发泡剂和水，搅拌均匀后制得石墨烯维纶水泥复合材料。
[0083]
石墨烯维纶纤维的用量为水泥重量的15％，发泡剂的用量为水泥重量的8％，水的用量为水泥重量的52％。
[0084]
步骤3，将石墨烯高强涂料喷涂在步骤2所得的石墨烯维纶水泥复合材料表层形成高强涂层，最后得到石墨烯高强水泥复合材料。
[0085]
石墨烯高强涂料分为a组分和b组分，将a组分和b组分以1.06：1的重量比混合后，通过喷涂设备喷涂在材料表面，形成石墨烯高强涂层。高强涂层的厚度范围为0.1-3
㎜
。
[0086]
a组分是将聚醚多元醇加热至70-90℃，真空搅拌1-2h，氮气保护下冷却至30-50℃，然后将异氰酸酯单体和石墨烯加入反应釜中，温度升至70-85℃，反应1-2h，制得a组分；b组分是将端氨基聚醚、芳香族位阻二胺、乙二醇、硅烷偶联剂、助剂，在常温条件下加入搅拌罐中，搅拌1-2h,混合均匀后制得b组分。
[0087]
石墨烯高强涂料的原料包含石墨烯、聚醚多元醇异氰酸酯、端氨基聚醚、芳香族位阻二胺、乙二醇、硅烷偶联剂、助剂等。助剂包含二氧化钛、石英粉、陶土、抗静电剂以及阻燃剂等。
[0088]
抗静电剂包含sh-105。阻燃剂包含甲基膦酸二甲酯。硅烷偶联剂包含kh-480。
[0089]
优选地，石墨烯高强涂料的原料按质量百分比计包含石墨烯5％、聚醚多元醇20％、异氰酸酯26.6％、端氨基聚醚30％、芳香族位阻二胺12％、乙二醇0.4％、硅烷偶联剂3％、助剂3％。
[0090]
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯高强水泥复合材料。
[0091]
实施例5
[0092]
一种石墨烯高强水泥复合材料的制备方法，其包含：
[0093]
步骤1，将石墨烯材料的粉体加入到维纶纺丝液中，分散均匀后经过湿法纺丝，得到石墨烯维纶纤维。
[0094]
石墨烯材料包含阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯或溴代十二烷改性氧化石墨烯。
[0095]
石墨烯材料的粉体的粒径范围为0.5-5μm。所得的石墨烯维纶纤维是长度范围为3-15
㎜
的短纤。石墨烯粉体的添加重量为维纶纺丝液的5％。
[0096]
步骤2，将步骤1所得的石墨烯维纶纤维与水泥混合均匀，并加入发泡剂和水，搅拌均匀后制得石墨烯维纶水泥复合材料。
[0097]
石墨烯维纶纤维的用量为水泥重量的20％，发泡剂的用量为水泥重量的10％，水的用量为水泥重量的60％。
[0098]
步骤3，将石墨烯高强涂料喷涂在步骤2所得的石墨烯维纶水泥复合材料表层形成高强涂层，最后得到石墨烯高强水泥复合材料。
[0099]
石墨烯高强涂料分为a组分和b组分，将a组分和b组分以1.1：1的重量比混合后，通过喷涂设备喷涂在材料表面，形成石墨烯高强涂层。高强涂层的厚度范围为0.1-3
㎜
。
[0100]
a组分是将聚醚多元醇加热至70-90℃，真空搅拌1-2h，氮气保护下冷却至30-50℃，然后将异氰酸酯单体和石墨烯加入反应釜中，温度升至70-85℃，反应1-2h，制得a组分；b组分是将端氨基聚醚、芳香族位阻二胺、乙二醇、硅烷偶联剂、助剂，在常温条件下加入搅拌罐中，搅拌1-2h,混合均匀后制得b组分。
[0101]
石墨烯高强涂料的原料包含石墨烯、聚醚多元醇异氰酸酯、端氨基聚醚、芳香族位阻二胺、乙二醇、硅烷偶联剂、助剂等。助剂包含二氧化钛、石英粉、陶土、抗静电剂以及阻燃剂等。
[0102]
抗静电剂包含sh-102。阻燃剂包含氧化锌、硼酸盐、磷酸三酯、甲基膦酸二甲酯等中的任意多种。
[0103]
硅烷偶联剂包含a-151，a-1160等型号规格。
[0104]
优选地，石墨烯高强涂料的原料按质量百分比计包含石墨烯3％、聚醚多元醇13％、异氰酸酯30.2％、端氨基聚醚32％、芳香族位阻二胺16％、乙二醇0.8％、硅烷偶联剂1％、助剂4％。
[0105]
本实施例还提供了通过该方法制备的石墨烯高强水泥复合材料。
[0106]
本发明提供的石墨烯高强水泥复合材料及其制备方法，制备的涂层具有较高强度、抗冲击性、防水防腐、耐老化特性，该材料可应用在建筑、路面、海堤等场景，能够极大提高水泥材料使用寿命，降低使用成本。
[0107]
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。