[发明专利]一种导热抗裂高延性地聚合物复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种导热抗裂高延性地聚合物复合材料及其制备方法，所述地聚合物复合材料包含如下组分：铝硅质矿物材料、纳米材料和碱性复合催化剂；所述的铝硅质矿物材料为粉煤灰和凹凸棒土，所述的纳米材料为纳米石墨粉和纳米氧化锆，所述的纤维材料为陶瓷纤维和硫酸钙晶须，所述的化学外加剂为减水剂、消泡剂、缓凝剂和纤维分散剂，所述的碱性复合催化剂为甲醇钠、乙醇钠、水滑石和水溶性硬酯酸钠。本发明提供的导热抗裂高延性地聚合物复合材料，以铝硅质矿物材料、纳米材料、纤维材料为主要原料，在碱性复合催化剂和化学外加剂的作用下，发生地聚反应，经过成型、养护、凝结和硬化后形成，能够大大提高地聚合物材料的延性、韧性和抗裂性。

技术领域

本发明涉及一种地聚合物及其制备方法，尤其涉及一种导热抗裂高延性地聚合物复合材料及其制备方法。

背景技术

地聚合物材料最早由法国人Davidovits在1978年提出，至今已有40多年的历史，地聚合物是由铝硅质原材料在催化剂的作用下，硅氧共价键、铝氧共价键解聚断裂，重组生成硅氧四面体和铝氧四面体，最后反生缩聚反应形成三维立体网络的笼形结构。

目前常用的铝硅质原材料为粉煤灰、高岭土、磨细矿渣、微硅粉等，催化剂常使用苛性碱、水玻璃等；地聚合物作为一种新型的胶凝材料与传统水泥相比，生产过程更加低碳环保、节能减排。但是地聚合物材料在常温常压养护条件下，还存在一定的不足，如：早期强度低、韧性差、延性低、容易开裂等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种导热抗裂高延性地聚合物复合材料及其制备方法，具有更好的韧性、延性、抗裂性、导热性，使废弃物资源利用向高附加值、可持续发展、低碳环保方向发展。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种导热抗裂高延性地聚合物复合材料，包含如下组分：铝硅质矿物材料、纳米材料和碱性复合催化剂；所述的铝硅质矿物材料为粉煤灰和凹凸棒土，所述的纳米材料为纳米石墨粉和纳米氧化锆，所述的纤维材料为陶瓷纤维和硫酸钙晶须，所述的化学外加剂为减水剂、消泡剂、缓凝剂和纤维分散剂，所述的碱性复合催化剂为甲醇钠、乙醇钠、水滑石和水溶性硬酯酸钠。

进一步的，所述粉煤灰为Ⅰ级灰或Ⅱ级灰。

进一步的，所述凹凸棒土为是具有链层状结构的粉末状镁铝硅酸盐粘土，粘土细度为200-300目。

进一步的，各组分按重量份数配比如下：

本发明为解决上述技术问题还提供一种上述导热抗裂高延性地聚合物复合材料的制备方法，包括如下步骤：S1)将铝硅质矿物材料、纳米材料和碱性复合催化剂按预定重量份数混合均匀，得到混合料A；S2)采用0.28-0.40的水固比，将纤维材料和化学外加剂按预定重量份数在约1/2的用水量中混合分散均匀，得到混合料B；S3)将混合料A与剩余约1/2的水投放到砂浆搅拌机中搅拌1-2min至均匀，边搅拌边加入混合料B，最后搅拌2-3min至均匀，得到混合料C；S4)混合料C经过成型、养护、凝结、硬化，最终得到导热抗裂高延性地聚合物复合材料。

进一步地，所述纳米石墨粉为再生石墨粉，将手机、电脑、电动汽车中锂电池负极石墨材料进行回收，通过酸浸、水洗、加热处理，去除大部分的重金属残留，使用超细微粉碎机粉碎经纳米级筛网筛分得到，控制粒度指标：D1001000nm，D50400nm，含碳量大于98％；所述纳米氧化锆为白色固体粉末，氧化锆含量大于98％，粒度为20-80nm。

进一步地，所述陶瓷纤维为硅酸铝纤维，单丝直径为3-6μm，长度为3-9mm，抗拉强度大于25GPa；所述硫酸钙晶须是一种白色粉末状石膏纤维，微观结构为纤维状或须状单晶体，硫酸钙含量大于98％，平均长度为50-100μm，平均直径为1-4μm。