一种具有减水功能的碳点和碳点改性水泥基材料

本发明涉及水泥基材料，具体涉及一种具有减水功能的碳点和碳点改性水泥基材料。

背景技术：

1、碳纳米材料如碳纳米纤维、碳纳米管、石墨烯等具有优异的化学、物理和机械性能，碳纳米材料已成功引入普通硅酸盐水泥中，用于改善水泥基复合材料的各种性能。然而，一些碳纳米材料体积小，容易发生团聚，团聚的碳纳米材料可能会成为基体的弱点或者以空隙的形式在水泥基材料中引入新的缺陷，从而损害水泥基材料的增强性能。此外，团聚也导致水泥基材料的流动性变差，进而降低水泥基材料的工作性能。

2、目前，为避免这些不良影响，在制备水泥基材料的过程中常需要采用超声、掺入表面活性剂或增多用水量等手段，这无疑使生产工序复杂，也增加了生产成本。

3、碳点不仅具备其他碳材料的优异性能，还具有很好的水溶性和易制备性，然而，目前的碳点仍不能有效地解决水泥基材料的流动性。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种具有减水功能的碳点，该具有减水功能的碳点能够有效地辅助提高流动性，并且具有原料成本低，容易制得的优点。

2、本发明的目的之二在于提供一种碳点改性水泥基材料。

3、为实现上述目的之一，本发明提供以下技术方案：

4、提供一种具有减水功能的碳点，所述碳点通过以下步骤制得，包括：

5、s1、称取配方量的柠檬酸和聚乙烯亚胺，将所述柠檬酸和聚乙烯亚胺溶于纯水中边搅拌边超声使完全溶解，得到第一混合溶液；

6、s2、将s1得到的第一混合溶液转移到高压反应釜内衬中，于120℃～220℃条件下加热4h～24h，得到第二混合溶液；

7、s3、将所述第二混合溶液自然冷却至室温，抽滤除去大颗粒杂质，得到第三混合溶液；

8、s4、将所述第三混合溶液转移至旋转蒸发仪进行旋蒸除去部分水分，得到第四混合溶液；

9、s5、将所述第四混合溶液冷却至结冰，后进行冷冻干燥，得到碳点。

10、在一些实施方式中，所述柠檬酸和聚乙烯亚胺的质量之比为(2～6)：1。

11、在一些实施方式中，步骤s2中，高压反应釜为聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜。

12、在一些实施方式中，步骤s3中，所述抽滤使用的滤纸为中速滤纸。

13、本发明一种具有减水功能的碳点的有益效果：

14、本发明的具有减水功能的碳点，本发明采用柠檬酸(ca)和聚乙烯亚胺(pei)作为原料来制得该具有减水功能的碳点，所制得的碳点具有良好的水溶性，且表面含有大量羟基和羧基，能够有效地与带负电荷的物料结合，从而起到分散物料作用，提高了物料的流动性。

15、为实现上述目的之二，本发明提供以下技术方案：

16、提供一种碳点改性水泥基材料，包括砂、水泥、水和上述的碳点。

17、在一些实施方式中，所述碳点的加入量为水泥基材料的0.05％～1％。

18、本发明一种碳点改性水泥基材料的有益效果：

19、(1)本发明的碳点改性水泥基材料，加入以柠檬酸和聚乙烯亚胺作为原料来制得的碳点，该碳点具有良好的水溶性，且表面含有大量羟基和羧基，可与带正电荷的水泥颗粒相互作用，从而减少水泥团聚，进而提高了水泥基材料的流动性和可加工性，并在保持高流动性的同时显著降低了对水的需求，达到减水效果。此外，碳点的羟基和羧基能够与水泥浆体中的ca2+螯合，促进水泥水化，从而提高水泥基材料的性能。

20、(2)本发明的碳点改性水泥基材料，其碳点的聚乙烯亚胺含有-nh，-nh是亲水基团且极性强，具有较高的ζ电位，当其吸附在水泥颗粒表面时，可使水泥颗粒表面带上相同的电荷，形成静电排斥作用，促进水泥颗粒的相互分散并释放被包裹部分的水分，参与流动，从而有效增加水泥拌合物的流动性。此外，柠檬酸与聚乙烯亚胺制得的碳点的分支链多，因而空间位阻较大，由于空间位阻和静电斥力的共同作用，进一步提高了碳点在水泥基材料中的减水分散性能。

技术特征：

1.一种具有减水功能的碳点，其特征在于，所述碳点通过以下步骤制得，包括：

2.根据权利要求1所述的具有减水功能的碳点，其特征在于，所述柠檬酸和聚乙烯亚胺的质量之比为(2～6)：1。

3.根据权利要求1所述的具有减水功能的碳点，其特征在于，步骤s2中，高压反应釜为聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜。

4.根据权利要求1所述的具有减水功能的碳点，其特征在于，步骤s3中，所述抽滤使用的滤纸为中速滤纸。

5.一种碳点改性水泥基材料，其特征在于，包括砂、水泥、水和权利要求1～4任一项所述的碳点。

6.根据权利要求5所述的碳点改性水泥基材料，其特征在于，所述碳点的加入量为水泥基材料的0.05％～1％。

技术总结
本发明涉及水泥基材料技术领域，具体涉及一种具有减水功能的碳点和碳点改性水泥基材料。碳点通过以下步骤制得，包括：S1、称取配方量的柠檬酸和聚乙烯亚胺，将柠檬酸和聚乙烯亚胺溶于纯水中边搅拌边超声使其完全溶解，得到第一混合溶液；S2、将S1得到的第一混合溶液转移到高压反应釜内衬中，于120℃～220℃条件下加热4h～24h，得到第二混合溶液；S3、将第二混合溶液自然冷却至室温，抽滤除去大颗粒杂质，得到第三混合溶液；S4、将第三混合溶液转移至旋转蒸发仪进行旋蒸除去部分水分，得到第四混合溶液；S5、将第四混合溶液冷却至结冰，后进行冷冻干燥，得到碳点，该具有减水功能的碳点能够有效地辅助提高流动性，并且具有原料成本低，容易制得的优点。

技术研发人员：庄健乐,刘雪婷,肖增宜,马安娜,黄彦铭,马鑫,罗雁晖
受保护的技术使用者：华南农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17