一种导电水泥及其制备方法

专利名称：一种导电水泥及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种导电水泥及其制备方法，属于建筑材料工业技术领域。
技术背景水泥作为理想的结构材料，从发明至今已有一个半世纪，它为人类文明 的发展发挥了极大的作用，但是，随着人类社会和科学技术的发展，功能单 一的传统的水泥材料已经不能满足工程的需要和新技术的要求。现代建筑 要求水泥材料除了保持原有的特性外，还需有一些特殊的功能性(如电、 声、磁、热等)，以适应多功能和智能建筑的要求。在目前的公知技术中， 一般的导电水泥及其导电水泥制品是通过添加 导电材料制成。当前研究的水泥基导电材料所用的导电填料为碳纤维、钢 纤维和石墨。如中国专利号为200710024795. X的专利文献公开了一种导电水泥及其 制备方法的专利技术，该发明公开了一种导电水泥，包括水泥本体、导电 材料及改性材料，其特征在于所述的导电水泥的含量为所述的导电水泥 的含量为20%~50%风淬钢渣；2% ~ 7%的磨细天然二水石膏；其余为硅酸 盐水泥熟料，以上成份制成导电水泥的原料。其制备方法的工艺过程为 制备导电水泥的原料；用所述的导电水泥原料按比例混合后进入磨机粉磨； 所述的导电水泥原料按比例加水搅拌；制作成型；在15 25。C环境温度、 85°/。~95%湿度条件下养护24小时或24小时以上凝结。本发明降低了导电 混凝土的造价，开发了风淬钢渣这种工业废料的应用新渠道，减少对环境 的影响，实现钢铁生产副产品的循环再生利用。又如中国专利号CN1226526的专利文献公开了 一种导电石墨水泥板及 其制备方法的专利技术，该发明提供了一种导电石墨水泥组合物、 一种由 此制备的导电石墨水泥板和他们的制备方法。其技术方案为导电石墨水 泥板是通过将水硬性水泥与一定比例的石墨、氧化硅粉、纸浆或石棉混合 以形成导电水泥组合物；将该组合物与过量碱水均匀混合，形成低浓度的 浆料；时该浆料成型为具有所要求大小和厚度的石墨水泥的薄层；并在大 约100~ 200kgf/fcm2的高压压塑之前层压多个薄层，然后固化制得。该发 明的导电石墨水泥板可用于各种用途，例如建筑用装饰板、电荷抗静电板 和力口热板。在现有技术中，制作导电水泥过程中，需要加入大量的石墨或者其他 导电填料才能达到比较好的导电效果，这样就导致导电性能不稳定、导电 水泥及其制品强度低等问题，严重影响导电水泥及其制品的性能。发明内容本发明的目的是提供一种生产方法筒单、制品密度大、体积电阻率小、 机械强度大、使用范围广、成本低的导电水泥，而且本发明所涉及的导电 水泥，原料来源广泛，设备投资少，极易推广使用。 本发明提供的技术方案是这样的 一种导电水泥，包括下列重量份配比 水泥100份、砂50 300份、石墨l-30份和水，其中，水的用量与上述 水泥、砂、石墨的用量总和的质量比为0. 3: 1 ~ 0. 35: 1。上述石墨为纳米石墨孩i片。上述砂的用量为100~ 250重量份。上述石墨的用量为3~20重量份。上述纳米石墨微片的厚度小于100nm。上述纳米石墨^:片的厚度为10 ~ 80nm。上述纳米石墨微片的直径小于30 |i m。 上述纳米石墨微片的直径为0. 2 ~ 20 |i m。 一种导电水泥的制备方法，通过下列方案实现1) 准备原料水泥IQO重量份、砂50 - 300重量份、石墨1 30重量份 和水，其中，水的用量与上述水泥、砂、石墨的用量总和的质量比为0. 3: 1~ 0. 35: 1;2) 将上述水泥、砂、和石墨混合倒入搅拌^L,然后加水搅^^均勻；或先 将上述石墨与水混合搅拌均匀再与上述水泥和^h'昆合并搅拌均匀；3) 注模成型；4) 在室温、90%~95%的湿度条件下养护24小时或者24小时以上。 上述石墨为纳米石墨^:片。上述砂的用量为100~ 250重量份。 上述石墨的用量为3~20重量份。 上述纳米石墨^1片的厚度为10 ~ 80nm。 上述纳米石墨孩l片的直径为0. 2~20|im。采用上述方案后，由于本发明采用的石墨是纳米石墨微片，纳米石墨 微片厚度小于IOO腿，直径为0.2~20|ira,纳米石墨微片比碳纤维价格低 廉、制作工艺简单，与水泥复合时分散性较好，不易团聚；纳米石墨微片 比普通石墨径厚比大，与水泥复合时比较容易形成导电网络。本发明的导 电水泥，釆用纳米石墨微片，掺量少，在保证强度的前提下，提高了导电 性能。


图1为纳米石墨微片的SEM图。图2为材料电阻率随普通石墨(2000目)掺量的变化规律。图3为材料电阻率随纳米石墨微片掺量的变化规律。
具体实施方式
本发明中所用的纳米石墨微片，是根据文献Guohua Chen， et al. Preparation and characterization of graphite nanosheets from ultrasonic powdering technique [J]. Carbon, 2004， 42 (4): 753-759.
制作而成的，将膨胀石墨在体积比65: 35的乙醇水溶液中浸泡Uh，然后在 超声波清洗器中超声粉碎若干小时若干次，制得纳米石墨微片。纳米石墨 粉体作为一种新型导电填料，有望替代导电他碳黑、导电金属粉末、碳纳 米管等导电材料，在导电塑料、电磁屏蔽材料、吸波材料、电加热材料、润滑材料等领域得到广泛地应用。本发明中所用的纳米石墨微片的厚度小于100nm，最佳厚度则为10~ 80腿，纳米石墨微片的直径小于30jam，最佳直径则为0. 2~20|am。本发明中所用的水泥为普通325R/425R硅酸盐水泥、铝酸盐水泥。实施例1:本发明的一种导电水泥，由下列重量份的组份组成水泥100重量份、 砂50重量份、纳米石墨微片3重量份、水50重量份和减水剂1. 5重量份。本发明的 一 种导电水泥的制备方法，由下列方案实现 (1 )称取水泥100重量份，砂50重量份，纳米石墨微片3重量份； (2)把水泥、砂和纳米石墨微片混合均匀，加入水50重量份和减水 剂1. 5重量份，并搅拌3min; (3 )注模成型；(4)在室温、90°/。湿度条件下养护24小时凝结，测试其各项性能。 实施例2:本发明的一种导电水泥，由下列重量份的组份组成水泥100重量份、砂100重量份、纳米石墨微片8重量份、水65重量份和减水剂1. 5重量份。 本发明的一种导电水泥的制备方法，由下列方案实现(1) 称取水泥100重量份，砂100重量份，纳米石墨微片8重量份；(2) 把水泥、砂和纳米石墨微片混合均匀，加入水65重量份和减水 剂1. 5重量份，并搅拌3min;(3 )注模成型；(4)在室温、90%湿度条件下养护24小时凝结，测试其各项性能。 实施例3:本发明的一种导电水泥，由下列重量份的组份组成水泥100重量份、 砂150重量份、纳米石墨微片15重量份、水80重量份和减水剂1. 5重量 份。本发明的一种导电水泥的制备方法，由下列方案实现(1) 称取水泥100重量份，砂150重量份，纳米石墨微片15重量份；(2) 把水泥、砂和纳米石墨微片混合均匀，加入水80重量份和减水 剂1. 5重量份，并搅拌3min;(3 )注模成型；(4)在室温、90°/。湿度条件下养护24小时凝结，测试其各项性能。 实施例4:本发明的一种导电水泥，由下列重量份的组份组成水泥100重量份、 砂200重量份、纳米石墨微片20重量份、水100重量份和减水剂1. 5重量 份。本发明的一种导电水泥的制备方法，由下列方案实现 (1 )称取水泥100重量份，砂200重量份，纳米石墨微片20重量份； (2)把水泥、砂和纳米石墨微片混合均匀，加入水100重量份和减水 剂1. 5重量份，并搅拌3min;(3 )注模成型；(4)在室温、90%湿度条件下养护24小时凝结，测试其各项性能。 实施例5:本发明的一种导电水泥，由下列重量份的组份组成水泥100重量份， 砂250重量份，纳米石墨微片25重量份、水110重量份和减水剂1. 5重量 份。本发明的一种导电水泥的制备方法，由下列方案实现 (1 )称取水泥100重量份，砂250重量份，纳米石墨微片25重量份； (2)把水泥、砂和纳米石墨微片混合均匀，加入水110重量份和减水 剂1. 5重量份，并搅拌3min; (3 )注模成型；(4)在室温、90°/。湿度条件下养护24小时凝结，测试其各项性能。 实施例6:本发明的一种导电水泥，由下列重量份的组份组成水泥100重量份、 砂50重量份、纳米石墨微片5重量份、水50重量份和减水剂1. 5重量份。 本发明的一种导电水泥的制备方法，由下列方案实现(1) 称取纳米石墨微片5重量份，加水5 0重量份搅拌均匀；(2) 再称取水泥100份，砂50重量份，把水泥和砂加进搅拌均匀的 纳米石墨-徵片中；(3 )然后加入1. 5重量份减水剂搅拌hin; (4 )注模成型；(5 )在室温、90%湿度条件下养护24小时凝结，测试其各项性能。 实》fe例7:本发明的一种导电水泥，由下列重量份的组份组成水泥100重量份， 砂150重量份，纳米石墨微片15重量份、水80重量份和减水剂1. 5重量份。本发明的一种导电水泥的制备方法，由下列方案实现 (1)称取纳米石墨微片15重量份，加水80重量份搅拌均匀； (2 )再称取水泥1QQ重量份，砂150重量份，把水泥和砂加进搅拌均 匀的纳米石墨孩i片中；(3 )然后加入1. 5重量份减水剂搅拌3min;(4) 注模成型；(5) 在室温、90%湿度条件下养护24小时凝结，测试其各项性能。 实施例8:本发明的一种导电水泥，由下列重量份的组份組成水泥100重量份， 砂250重量份，纳米石墨微片25重量份、水110重量份和减水剂1. 5重量 份。本发明的 一种导电水泥的制备方法，由下列方案实现 (1)称取纳米石墨微片25重量份，加水110重量份搅拌均匀； (2 )再称取水泥100重量份，砂250重量份，把水泥和砂加进搅拌均 匀的纳米石墨农i片中；(3 )然后加入1. 5重量份减水剂搅拌hin; (4 )注模成型；(5 )在室温、90。/。湿度条件下养护24小时凝结，测试其各项性能。
权利要求
1、一种导电水泥，其特征在于包括下列重量份配比水泥100份、砂50～300份、石墨1～30份和水，其中，水的用量与上述水泥、砂、石墨的用量总和的质量比为0.3∶1～0.35∶1。
2、 根据权利要求1所述的一种导电水泥，其特征在于上述石墨为纳 米石墨微片。
3、 根据权利要求1所述的一种导电水泥，其特征在于上述砂的用量 为100~ 250重量份。
4、 根据权利要求1所述的一种导电水泥，其特征在于上述石墨的用 量为3~20重量份。
5、 根据权利要求2所述的一种导电水泥，其特征在于上述纳米石墨 微片的厚度小于100nm。
6、 根据权利要求5所述的一种导电水泥，其特征在于上述纳米石墨 孩么片的厚度为10~80nm。
7、 根据权利要求2所述的一种导电水泥，其特征在于上述纳米石墨 微片的直径小于30jam。
8、 根据权利要求7所述的一种导电水泥，其特征在于上述纳米石墨 微片的直径为0. 2 20iLim。
9、 一种导电水泥的制备方法，其特征在于通过下列方案实现1) 准备原料水泥100重量份、砂5Q 300重量份、石墨1 30重量份 和水，其中，水的用量与上述水泥、砂、石墨的用量总和的质量比为0. 3: 1 ~ 0. 35: 1;2) 将上述水泥、^^和石墨混合倒入搅拌^L，然后加水搅拌均匀；或先 将上述石墨与水混合搅拌均匀再与上述水泥和砂混合并搅拌均匀；3) 注模成型；4)在室温、90%~95%的湿度条件下养护24小时或者24小时以上。
10、 根据权利要求9所述的一种导电水泥的制备方法，其特征在于 上述石墨为纳米石墨#1片。
11、 根据权利要求9所述的一种导电水泥的制备方法，其特征在于 上述砂的用量为100~ 250重量份。
12、 根据权利要求9所述的一种导电水泥的制备方法，其特征在于: 上述石墨的用量为3~20重量份。
13、 根据权利要求IO所述的一种导电水泥的制备方法，其特征在于: 上述纳米石墨微片的厚度为10 ~ 80nm。
14、 根据权利要求10所述的一种导电水泥的制备方法，其特征在于: 上述纳米石墨微片的直径为0. 2-20juni。
全文摘要
本发明公开了一种导电水泥及其制备方法，导电水泥包括下列重量份配比水泥100份、砂50～300份、石墨1～30份和水，其中，水的用量与上述水泥、砂、石墨的用量总和的质量比为0.3∶1～0.35∶1。其中石墨为纳米石墨微片，其厚度为10～80nm，直径为0.2～20μm。将水泥、砂和纳米石墨微片混合均匀，注模成型，在室温、90％湿度条件下养护24小时凝结。本发明获得的导电水泥具有较好的导电性能、制备方法简单、体积电阻率小、机械强度大等特点，可做成精致制品、涂料、砂浆和混凝土等，广泛地应用于工业防静电、屏蔽电磁波材料和非金属电热元件等。
文档编号C04B14/06GK101333096SQ20081007141
公开日2008年12月31日 申请日期2008年7月14日 优先权日2008年7月14日
发明者虎 谢, 赵立平, 陈国华 申请人:华侨大学