[发明专利]一种水泥材料用石墨烯添加液制备装置

说明书

本发明属于新型建筑材料制备技术领域，涉及一种水泥材料用石墨烯添加液制备装置，采用性能稳定、市场供应充足的膨胀石墨为原材料，膨胀石墨分子结构层间的碳原子上引入了含氧官能团(羧基、环氧基，羟基)，分子层片边缘已经变形松动，具备了打开层片(生成石墨烯)条件；采用与制备水泥材料同质的包括pH值6.5‑7的自来水、地下水、池塘水、河水等淡水为分散剂，取材方便，成本低廉，使制备的石墨烯分散液与水泥材料具有良好的相溶性，解决了分散不均匀的问题；采用机械研磨和射流催化相结合的结构，整体体量大幅度缩小，尽可能的减少对相关工作条件的依赖，只要有淡水和电力即可满足工作区条件，制备过程中没有任何污染物排放，高效环保。

技术领域：

本发明属于新型建筑材料制备技术领域，具体涉及一种水泥材料用石墨烯添加液制备装置，能够在施工现场直接添加使用的既能降低成本，又能简化添加工艺的石墨烯添加液。

背景技术：

随着现代建筑业的高速发展，特别是超高层楼宇、大跨度桥梁和沉箱式结构海底隧道的建设，对水泥材料的力学性能提出了更高的需求，水泥材料包括以水泥为胶凝基材与砂石骨料和水混合构成的水泥砂浆和混凝土，是现代建筑的基础性核心材料；随着智能化和信息化技术的发展，特别是以计算机为代表的电子工业的高速发展，电磁波辐射已经成为一种新的社会公害，电磁波辐射不仅对计算机等电子设备的运行产生严重干扰，也会对工作人员的健康产生危害，如果核心要害部门遭受电磁攻击窃密或电磁辐射泄密，将造成不可挽回的损失，因此，对重点建筑物整体电磁屏蔽功能需求日益强烈，对水泥材料构筑体的导电性(屏蔽功能)提出了新的要求，水泥材料构筑体是一种有条件的﹙干燥﹚介电或﹙潮湿﹚导电体，需要在水泥材料中所添加相应量的导电介质，才能实现稳定的导电性，现有技术中水泥材料添加的导电介质包括金属粉末、石墨、炭黑、碳纤维、碳纳米管等，这些导电介质在实现导电性的同时会导致水泥构筑体力学性能下降，不能满足力学性能要求，目前还没有一种既能实现导电性又能兼顾良好的力学性能的理想添加材料，石墨烯的问世提供了新的思路。

石墨烯(GraPhene)是一种由碳原子以SP²杂化轨道组成的六角形、呈蜂巢晶格状的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料，其厚度仅有0.335nm，比表面积可达2630m²/g。石墨烯具有超强的稳定性，结构中的碳原子均由共轭键相连接，C-C键石墨烯强度比金刚石更加稳定；具有突出的力学性能：抗拉强度为125GPa，弹性模量为1.1TPa，强度极限为42N/m²；具有良好的透光性：透光率可达97.7％(吸光率2.3％)；具有突出的热导率：在常温下的热导率为5300W/m.K，是铜的13倍；具有特别突出的电化学性能：可以吸附和脱附各种原子和分子，二氧化氮分子、氨气分子、钾离子等吸附物作为给体或受体会导致载流子浓度出现增值；电子迁移率可达到200000cm²/v.s，是单晶硅中电子迁移率(1400cm²/v.s)的150倍以上，电子在石墨烯中的运动速度可达到光速的1/300(光速300000km/s)，电导率可达到10⁸S/m，且电子迁移率基本不受温度影响。上述表征是指无缺陷的单层石墨烯，仅仅是实验室里的杰作，在石墨烯规模化的制备中，很难得到这种理想的石墨烯，GB/T3054413-2018和T/CGIA002-2018界定层片少于10层的为石墨烯材料，在实际应用中，10层以内的非单层石墨烯也具备石墨烯的基本功能和特性，在追求不同的应用功能时，多层石墨烯材料往往具有单层石墨烯所不及的功能特性，譬如，石墨烯电加热膜，纯单层碳原子结构的石墨烯不具备分子布朗运动的生热条件；遵循相似相溶原理，石墨烯材料在与较大分子材料复合﹙共混﹚时，与受体分子相近的石墨烯材料更具有互溶性，能表现出更优异的功能性。