一种石墨烯水泥添加剂的制备方法及其制备装置与流程

本发明涉及水泥添加剂生产技术领域，尤其涉及一种石墨烯水泥添加剂的制备方法及其制备装置。

背景技术：

水泥添加剂指水泥应用过程中，为改善或实现各种特性进行添加的助剂，水泥添加剂是一种改善水泥粉磨效果和性能的化学添加剂，可以显著提高水泥磨台时产量和水泥各龄期强度，水泥添加剂能大幅度降低粉磨过程中形成的静电吸附包球现象，并可以降低粉磨过程中形成的超细颗粒的再次聚结趋势，减少过粉磨现象，水泥添加剂也能显著改善水泥流动性，提高磨机的研磨效率和选粉机的选粉效率，从而降低粉磨能耗，作为一种化学激发剂，水泥添加剂能改善水泥颗粒分布并激发各混合材的水化活性，从而提高水泥早期强度和后期强度；

而随着建筑行业的快速发展，对水泥混凝土的强度和耐久度等性能要求越来越高，导致现有的而现有的一些水泥添加剂已逐渐无法满足使用需求，现有的一些水泥添加剂的制备原料大都种类单一，功能性不足，对水泥的综合性能改善有限，导致水泥基材的防水性和结构强度都不好，同时对水泥基材的使用寿命造成一定影响，且现有的水泥添加剂的制备方法大都操作困难，制备成本较高，不具备良好的应用前景，因此，本发明提出一种石墨烯水泥添加剂的制备方法及其制备装置以解决现有技术中存在的问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种石墨烯水泥添加剂的制备方法及其制备装置，其制备方法通过在制备过程中加入石墨烯粉体使制备出的石墨烯水泥添加剂可以有效细化水泥基材的孔结构并提高其抗折强度和抗压强度，通过减水剂的加入使石墨烯水泥添加剂可以改善水泥拌合物的流动性，并减少单位水泥用量，通过无机盐的加入使石墨烯水泥添加剂可以提高水泥基材的密实性和抗渗性，从而提高其防水性能。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种石墨烯水泥添加剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：称取制备原料

通过计量称按以下重量份原料称取：石墨烯粉体10～20份、无水石膏70～80份、树枝状聚酰胺胺4～8份、水泥胶黏剂5～10份、矿渣微粉30～40份、减水剂4～8份、消泡剂5～7份、表面活性剂4～8份、无机盐6～12份和去离子水15～20份；

步骤二：预混浆料制备

根据步骤一，先将规定重量份的石墨烯粉体、无水石膏、树枝状聚酰胺胺、水泥胶黏剂和矿渣微粉加入低速搅拌机中进行加热混合搅拌，并在搅拌过程中均匀加入规定重量份的去离子水，待搅拌均匀后将规定重量份的减水剂、消泡剂、表面活性剂和无机盐，并继续加入规定重量份的去离子水，待搅拌均匀后得到预混浆料；

步骤三：添加剂粉体制备

根据步骤二，待浆料混合均匀后将浆料对浆料进行加热并将浆料中的水分蒸发，待浆料呈软泥状时先通过挤出机将浆料挤出，再通过切片机将浆料切片，接着通过烘干机对片状的原料进行加热烘干，磨粉机将片状原料磨制成粉，得到石墨烯水泥添加剂；

步骤四：成品包装存储

根据步骤三，先通过粉体定量包装机将石墨烯水泥添加剂粉体按规定重量份进行打包，接着通过激光打印机对打包完毕的石墨烯水泥添加剂的外包装打印标签和日期码，最后将石墨烯水泥添加剂运送至通风阴凉处码垛成堆。

进一步改进在于：所述步骤一中，按以下重量份原料称取：石墨烯粉体10份、无水石膏70份、树枝状聚酰胺胺4份、水泥胶黏剂5份、矿渣微粉30份、减水剂4份、消泡剂5份、表面活性剂4份、无机盐6份和去离子水15份。

进一步改进在于：所述步骤一中，按以下重量份原料称取：石墨烯粉体20份、无水石膏80份、树枝状聚酰胺胺8份、水泥胶黏剂10份、矿渣微粉40份、减水剂8份、消泡剂7份、表面活性剂8份、无机盐12份和去离子水20份。

进一步改进在于：所述步骤一中，所述无水石膏由二水石膏经脱水后制得，所述减水剂为氨基高效减水剂，所述无机盐为氯化铁，所述消泡剂为有机硅型消泡剂。

进一步改进在于：所述步骤二中，低速搅拌机在对石墨烯粉体、无水石膏、树枝状聚酰胺胺、水泥胶黏剂和矿渣微粉进行搅拌时设置加热温度为50℃，在加入减水剂、消泡剂、表面活性剂和无机盐后设置加热温度为65℃，混合搅拌时低速搅拌机的转速设置为45r/min。

进一步改进在于：所述步骤三中，浆料在加热时设置搅拌机的加热温度为50℃，加热时间大于30分钟，片状原料烘干时设置烘干机的加热温度为80℃，片状原料在磨粉前先通过破碎机破碎成碎粒。

一种石墨烯水泥添加剂的制备装置，包括浆料制备装置、粉料制备装置和成品包装装置，所述浆料制备装置包括计量称和低速搅拌机，所述粉料制备装置包括挤出机、切片机、烘干机、破碎机和磨粉机，所述成品包装装置包括粉体定量包装机和激光打印机。

本发明的有益效果为：本发明通过在制备过程中加入石墨烯粉体使制备出的石墨烯水泥添加剂可以有效细化水泥基材的孔结构并提高其抗折强度和抗压强度，通过树枝状聚酰胺胺的加入提高了混合过程中有效成分的溶解量，增加了混合物的分散性和溶解性，且树枝分子外层反应基团能够提供聚离子，增加多种材料表面的相互作用，通过减水剂的加入使石墨烯水泥添加剂可以改善水泥拌合物的流动性，并减少单位水泥用量，起到了节约水泥的效果，降低了制备成本，通过无机盐的加入使石墨烯水泥添加剂可以提高水泥基材的密实性和抗渗性，从而提高其防水性能，通过矿渣微粉的加入提高了水泥的易和性并减少水化热，从而避免了水泥基材容易产生裂缝的问题，同时降低了原料成本，具有良好的环境保护效果，符合绿色生态建材的要求，且本发明的制备方法科学严谨，工艺简单易操作，具备良好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的制备方法流程图；

图2是本发明的制备装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

参见图1，本实施例提供了一种石墨烯水泥添加剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：称取制备原料

通过计量称按以下重量份原料称取：石墨烯粉体10份、无水石膏70份、树枝状聚酰胺胺4份、水泥胶黏剂5份、矿渣微粉30份、减水剂4份、消泡剂5份、表面活性剂4份、无机盐6份和去离子水15份，所述无水石膏由二水石膏经脱水后制得，所述减水剂为氨基高效减水剂，所述无机盐为氯化铁，所述消泡剂为有机硅型消泡剂；

步骤二：预混浆料制备

根据步骤一，先将规定重量份的石墨烯粉体、无水石膏、树枝状聚酰胺胺、水泥胶黏剂和矿渣微粉加入低速搅拌机中进行加热混合搅拌，并在搅拌过程中均匀加入规定重量份的去离子水，待搅拌均匀后将规定重量份的减水剂、消泡剂、表面活性剂和无机盐，并继续加入规定重量份的去离子水，待搅拌均匀后得到预混浆料，低速搅拌机在对石墨烯粉体、无水石膏、树枝状聚酰胺胺、水泥胶黏剂和矿渣微粉进行搅拌时设置加热温度为50℃，在加入减水剂、消泡剂、表面活性剂和无机盐后设置加热温度为65℃，混合搅拌时低速搅拌机的转速设置为45r/min；

步骤三：添加剂粉体制备

根据步骤二，待浆料混合均匀后将浆料对浆料进行加热并将浆料中的水分蒸发，待浆料呈软泥状时先通过挤出机将浆料挤出，再通过切片机将浆料切片，接着通过烘干机对片状的原料进行加热烘干，磨粉机将片状原料磨制成粉，得到石墨烯水泥添加剂，浆料在加热时设置搅拌机的加热温度为50℃，加热时间大于30分钟，片状原料烘干时设置烘干机的加热温度为80℃，片状原料在磨粉前先通过破碎机破碎成碎粒；

步骤四：成品包装存储

根据步骤三，先通过粉体定量包装机将石墨烯水泥添加剂粉体按规定重量份进行打包，接着通过激光打印机对打包完毕的石墨烯水泥添加剂的外包装打印标签和日期码，最后将石墨烯水泥添加剂运送至通风阴凉处码垛成堆。

参见图2，本实施例提供了一种石墨烯水泥添加剂的制备装置，包括浆料制备装置、粉料制备装置和成品包装装置，所述浆料制备装置包括计量称和低速搅拌机，所述粉料制备装置包括挤出机、切片机、烘干机、破碎机和磨粉机，所述成品包装装置包括粉体定量包装机和激光打印机。

实施例二

参见图1，本实施例提供了一种石墨烯水泥添加剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：称取制备原料

通过计量称按以下重量份原料称取：石墨烯粉体20份、无水石膏80份、树枝状聚酰胺胺8份、水泥胶黏剂10份、矿渣微粉40份、减水剂8份、消泡剂7份、表面活性剂8份、无机盐12份和去离子水20份，所述无水石膏由二水石膏经脱水后制得，所述减水剂为氨基高效减水剂，所述无机盐为氯化铁，所述消泡剂为有机硅型消泡剂；

步骤二：预混浆料制备

根据步骤一，先将规定重量份的石墨烯粉体、无水石膏、树枝状聚酰胺胺、水泥胶黏剂和矿渣微粉加入低速搅拌机中进行加热混合搅拌，并在搅拌过程中均匀加入规定重量份的去离子水，待搅拌均匀后将规定重量份的减水剂、消泡剂、表面活性剂和无机盐，并继续加入规定重量份的去离子水，待搅拌均匀后得到预混浆料，低速搅拌机在对石墨烯粉体、无水石膏、树枝状聚酰胺胺、水泥胶黏剂和矿渣微粉进行搅拌时设置加热温度为50℃，在加入减水剂、消泡剂、表面活性剂和无机盐后设置加热温度为65℃，混合搅拌时低速搅拌机的转速设置为45r/min；

步骤三：添加剂粉体制备

根据步骤二，待浆料混合均匀后将浆料对浆料进行加热并将浆料中的水分蒸发，待浆料呈软泥状时先通过挤出机将浆料挤出，再通过切片机将浆料切片，接着通过烘干机对片状的原料进行加热烘干，磨粉机将片状原料磨制成粉，得到石墨烯水泥添加剂，浆料在加热时设置搅拌机的加热温度为50℃，加热时间大于30分钟，片状原料烘干时设置烘干机的加热温度为80℃，片状原料在磨粉前先通过破碎机破碎成碎粒；

步骤四：成品包装存储

根据步骤三，先通过粉体定量包装机将石墨烯水泥添加剂粉体按规定重量份进行打包，接着通过激光打印机对打包完毕的石墨烯水泥添加剂的外包装打印标签和日期码，最后将石墨烯水泥添加剂运送至通风阴凉处码垛成堆。

参见图2，本实施例提供了一种石墨烯水泥添加剂的制备装置，包括浆料制备装置、粉料制备装置和成品包装装置，所述浆料制备装置包括计量称和低速搅拌机，所述粉料制备装置包括挤出机、切片机、烘干机、破碎机和磨粉机，所述成品包装装置包括粉体定量包装机和激光打印机。

该石墨烯水泥添加剂中的树枝状聚酰胺胺的作用为增加分散性，增加溶解性，提高有效成分的溶解量，通过降低粘度来降低混合要求，提高流动性和润湿性，树枝分子外层反应基团能够提供聚离子，可以增加与多种材料表面的相互作用；

且树枝状聚酰胺胺具有大量的端基基团，并且可以进行不同的功能性改性修饰，可以很好的作为石墨烯的载体，并可以作为高度分散剂和稳定剂，用于纳米粒子的合成；

另外树枝状聚酰胺胺树形分子的分子链中含有大量的-nh2和-conh-极性基团，使其具有很好的水溶性，其大量的端基基团容易进行功能化改性，如端基含双键基团的超支化聚合物黏度低、双键官能度高、反应速度快；

树枝状聚酰胺胺中高度分支的分子结构内存在空腔和大量的表面官能团，不易结晶且易成膜，具有低的熔体粘度和溶液粘度以及无可比拟的纳米特性，还具备优良的溶解和分散性能；

本发明在制备过程中加入的树枝状高分子结构特点和优异特性是中心有核，内部有空腔，大量支化单元，表面均匀分布可修饰的官能团，体积、形状、功能基团以及分子量都可以在分子水平精确控制，高度支化，具有规整，精致的完美结构，高代数呈球形，且原料为纳米级尺寸，有良好的溶解性和低的粘度。

在水泥基材制备过程中加入各实施例所得石墨烯水泥添加剂并对水泥基材进行相关性能测试，测试结果见表1。

表1性能测试结果

该石墨烯水泥添加剂的制备方法通过在制备过程中加入石墨烯粉体使制备出的石墨烯水泥添加剂可以有效细化水泥基材的孔结构并提高其抗折强度和抗压强度，通过树枝状聚酰胺胺的加入提高了混合过程中有效成分的溶解量，增加了混合物的分散性和溶解性，且树枝分子外层反应基团能够提供聚离子，增加多种材料表面的相互作用，通过减水剂的加入使石墨烯水泥添加剂可以改善水泥拌合物的流动性，并减少单位水泥用量，起到了节约水泥的效果，降低了制备成本，通过无机盐的加入使石墨烯水泥添加剂可以提高水泥基材的密实性和抗渗性，从而提高其防水性能，通过矿渣微粉的加入提高了水泥的易和性并减少水化热，从而避免了水泥基材容易产生裂缝的问题，同时降低了原料成本，具有良好的环境保护效果，符合绿色生态建材的要求，且本发明的制备方法科学严谨，工艺简单易操作，具备良好的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。