氧化石墨烯对水泥水化产物及聚集状态的调控作用

通过对石墨的氧化及超声波分散制备了氧化石墨烯(GO)纳米片层,采用FTIR、XPS、SEM、AFM对其结构进行了表征。测试结果表明:GO纳米片层尺寸为100~800 nm,GO上羟基和羧基的质量分数分别为22.1%和29.4%。将GO掺入水泥基复合材料,在GO的加入质量为水泥质量的0.03%时,水泥基体主要由多面体状晶体通过交织、嵌入等方式聚集而成,形成了具有花型形貌的微观结构,与空白样比较,其28 d时平均抗折强度和抗压强度分别增加了93.9%和80.0%。     

纳米二氧化硅/氧化石墨烯复合物对普通硅酸盐水泥力学性能的影响

氧化石墨烯(GO)在水泥中的分散性较差,限制了其提高水泥基复合材料性能。采用溶胶-凝胶法制备了纳米二氧化硅/氧化石墨烯复合物(GOS),在模拟的水泥孔隙溶液中对比了GO和GOS的分散稳定性;同时,制备了添加纳米片的水泥浆体,研究了GO和GOS对其力学性能的影响。结果表明:GOS在水泥环境中的分散稳定性明显优于GO;与对照组相比,GO/水泥基复合材料的28 d抗折和抗压强度分别提高了20.48%和13.14%,而GOS/水泥基复合材料分别提高了35.42%和23.90%。微观分析表明,GO/水泥基复合材料内部形成花状水化晶体,GOS/水泥基复合材料内部的水化晶体彼此交联,结构致密,降低了水泥脆性,提高了韧性。     

氧化石墨烯对水泥基复合材料微观结构的调控作用及对抗压抗折强度的影响

通过氧化法制备得到氧化石墨烯（GO），通过GO与丙烯酸（AA）和丙烯酰胺（AM）进行插层聚合反应制备得到插层复合物GO/P（AA-AM）。检测结果表明，GO在插层复合物中具有较小的尺寸和均匀的分布，将GO/P（AA-AM）掺入水泥基复合材料中，发现水泥水化产物成为规整的针状、棒状或多面体状晶体，并且能够聚集形成具规整形貌的微观结构和宏观结构，水泥基复合材料中的裂缝及有害孔洞比对照样品明显减少，其抗压强度和抗折强度比对照样品有明显提高。提出了GO纳米片层对于水泥基复合材料规整结构的调控机理，认为GO纳米片层及活性基团能够促进水泥化产物形成规整形状的水化晶体，最初形成的水化晶体成为后续水化晶体形成的模板，通过晶体的生长最终形成规整水化晶体及规整的微观结构和宏观结构。     

氧化石墨烯对水泥基复合材料微观结构的调控作用及对抗压抗折强度的影响

通过氧化法制备得到氧化石墨烯(GO),通过GO与丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)进行插层聚合反应制备得到插层复合物GO/P(AA-AM)。检测结果表明,GO在插层复合物中具有较小的尺寸和均匀的分布,将GO/P(AA-AM)掺入水泥基复合材料中,发现水泥水化产物成为规整的针状、棒状或多面体状晶体,并且能够聚集形成具规整形貌的微观结构和宏观结构,水泥基复合材料中的裂缝及有害孔洞比对照样品明显减少,其抗压强度和抗折强度比对照样品有明显提高。提出了GO纳米片层对于水泥基复合材料规整结构的调控机理,认为GO纳米片层及活性基团能够促进水泥化产物形成规整形状的水化晶体,最初形成的水化晶体成为后续水化晶体形成的模板,通过晶体的生长最终形成规整水化晶体及规整的微观结构和宏观结构。     

氧化石墨烯与聚羧酸减水剂单体共聚物的制备与性能

通过氧化石墨烯(GO)与聚羧酸系减水剂单体甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚(MAAPEGME)、甲基丙烯酸(MAA)及甲基丙烯磺酸盐(SMAS)进行自由基共聚反应制备了氧化石墨烯与聚丙烯酸系减水剂(PCs)单体的共聚物(GO-PCs),旨在解决GO掺入水泥基材料时存在的分散不均匀及流动性降低的问题,制备GO-PCs时各组分的质量比为m(MAAPEGME)∶m(MAA)∶m(SMAS)∶m(GO)=17∶2∶1∶0.2。检测结果表明GO与单体之间发生了共聚反应,GO纳米片层均匀地分布在PCs中,达到了GO在水泥材料中分布均匀、不影响水泥流动性及增强增韧的目的,SEM形貌说明GO-PCs对水泥浆体的微观结构有较好的调控作用,研究结果对于制备高性能长寿命混凝土具有积极的意义。     

氧化石墨烯尺寸对水泥基复合材料的影响

采用Hummers法以石墨粉为原料制备氧化石墨烯(GO),采用球磨法制备不同尺寸的氧化石墨烯纳米片,分别使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)和马尔文激光粒度仪(Zetasizer Nano,Zs)进行结构表征.结果 表明,球磨法可制备不同粒径分布的氧化石墨烯纳米片;水泥基复合材料的SEM微观形貌以及力学性能测定结果显示当掺杂0.25％、球磨16 h制得的氧化石墨烯(80 ～ 184 nm),复合材料的抗折、抗压强度分别为12.1 MPa和73 MPa,相较于对照样品提高了47.56％和38.52％;小尺寸氧化石墨烯促进水泥内部形成规则有序的水化物,这些水化物在水泥内堆叠,形成相互交联的晶体网络,微观上改变复合材料内部结构,宏观上提高了其力学性能.     

不同分散剂对复掺GO/CNFs水泥基复合材料力学和导电性能的影响

新型碳纳米材料氧化石墨烯(GO)和纳米碳纤维(CNFs)在分散性良好的前提下可用于改善传统水泥基材料的性能.采用聚羧酸减水剂(PCs)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)3种不同分散剂对复合GO和CNFs在水泥基材料中进行分散,研究分散剂种类对复掺GO/CNFs水泥基复合材料的力学及导电性能的影响,...     

蔗糖对氧化石墨烯掺配砂浆流动性与力学性能影响研究

掺入少量氧化石墨烯(GO)能显著改善水泥基材料的综合性能.但GO极易在水泥水化的高钙高碱性介质中聚沉并降低新拌浆体的流动性.目前国内外还未有对同时改善GO在水泥浆体中分散能力及其掺配砂浆的流动性的系统研究.本文研究了在聚羧酸减水剂(PC)存在下,蔗糖(T)对GO在饱和氢氧化钙(CH)溶液中的分散性能以及GO掺配砂浆流动性与力学性能的影响.相比只用PC分散剂,额外添加少量T能显著提升GO在CH溶液中稳定分散的能力并能改善浆体流动性.力学性能测试表明,T能大幅增加GO掺配砂浆抗压强度和抗折强度.相对于PC/GO空白砂浆试件,当GO、T掺量分别为0.07％、0.175％(质量分数)时,试件28 d抗折和抗压强度分别提高25.42％和20.16％,电通量降低33.6％.微观结构测试表明T能进一步促使GO在水泥基材料中均匀分散,有利于形成结构更规整密实的水泥水化产物以及空洞裂缝等缺陷更少的水泥石.     

氧化石墨烯/钼尾矿光催化自清洁水泥制备及其性能

将光催化剂固载于具有凝固特性的水泥材料表面,隧道墙面、人行道路等,可以直接利用太阳能,可以有效去除大气环境中的有机污染物。本文首先采用传统Hummers法制备氧化石墨烯,通过NaOH水热处理得到表面亲水改性氧化石墨烯,将GO高温煅烧制得三维网状氧化石墨烯。将不同结构的氧化石墨烯纳米片层结构引入钼尾矿水泥基体材料中制备光催化自清洁水泥材料。并以罗丹明B为目标污染物研究氧化石墨烯钼尾矿复合水泥材料的光催化性能。研究结果表明,加入氧化石墨烯的水泥基材料表现出优异的光催化性能。300W汞灯光照1h后,GO、GO_(NaOH)、3D-GO复合型水泥材料对100mL 2.0mg·L~(-1)罗丹明B光降解率分别达到了60.02%、70.11%、80.05%。     

原位光催化水泥基材料的制备及性能

光催化剂在水泥基材料中的分散性问题一直是制约光催化水泥基材料性能的主要因素之一。本文通过在水泥基材料成型过程中加入铋系光催化前驱体溶液实现原位光催化水泥基材料的合成,提高光催化剂在水泥基体中的分散性,赋予水泥基材料光催化性能的同时改善水泥基体抗压强度。通过扫描电镜和EDS能谱对光催化水泥基材料微观结构和成分进行表征。结果表明,光催化水泥基材料对罗丹明B的降解效率最高可达91.64%,对氮氧化物的降解效率最高可达到15.03%,早期机械强度提升约10%。光催化剂在水泥基体中分散更加均匀,同时水泥基体致密度提高。本文揭示了原位光催化水泥基材料的光催化性能与机械性能的提升机制,为其他功能性水泥基材料的制备提供了理论基础。     

吸水膨胀型PVC基热塑性弹性体的制备及性能

以熔融共混法制备了吸水膨胀型PVC基热塑性弹性体,表征了PAAS粒子在基体中的分散行为及对复合体系力学性能的影响,并对其吸水膨胀性能进行了表征。结果表明:在PVC/DOP/PAAS复合体系中,PAAS呈均匀分散;随着PAAS含量的提高,复合体系的拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率、扯断伸长率趋于明显下降趋势,而硬度则趋于缓慢增加;在本研究范围内,PVC/DOP/PAAS复合体系均属于热塑性弹性体;当PAAS的加入量超过40份后,复合体系呈现出显著地吸水膨胀行为。     

Characterization of reactive graphene oxide synthesized from ball – milled graphite: its enhanced reinforcing effects on cement nanocomposites

In this study, commercial graphite powder (GP) of particle size 100 micron was subjected to high energy ball-milling (HEBM) to produce ball-milled graphite powder (BMGP) of particle size 780 nm. Both GP and BMGP were converted to respective graphene oxides (GOs) (labeled as GO1 and GO2) using Hummer’s method, which were then characterized using techniques such as scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and X- ray diffraction (XRD). GO1 and GO2 were then investigated for their effects on compressive strength of cement mortar matrix at different curing times of 7, 14, and 28 days. Effect of variation of concentration (ranging between 0.125 and 1.00 wt% of cement) of GO1 and GO2 on the strength of matrix was examined. Microstructures of GO1-cement mortar nanocomposite and GO2-cement mortar nanocomposite were studied after 28 days of curing using SEM. Obtained results show that addition of 1.00 wt% GO1 and GO2 showed best performance by increasing the strength to 63 and 78%, respectively, in comparison to the unreinforced control sample. Improved performance of GO2 was attributed to more number of reactive sites of GO nanosheets induced by ball-milling treatment of graphite precursor.     

CE/BMI/GO复合材料的制备与性能

以双马来酰亚胺树脂(BMI)预聚体改性氰酸酯树脂(CE)(CE/BMI)作为基体树脂,以氧化石墨烯(GO)作为增强体,通过浇铸成型工艺制备了CE/BMI/GO复合材料。研究了GO的质量分数对CE/BMI/GO复合材料力学和摩擦学性能的影响。结果表明,GO的加入有益于复合材料力学性能和摩擦学性能的提高。GO的质量分数为0.8%时复合材料获得最好的韧性和耐磨性。对比基体树脂,CE/BMI/GO复合材料的冲击强度和弯曲强度分别提高了33.6%和27.6%;摩擦系数和磨损率分别降低了22.5%和77.6%。     

石墨烯/玻璃块体复合材料的制备及性能

本文报道了还原氧化石墨烯/钠钙硅(rGO/SLS)玻璃块体复合材料的热压制备和力学性能。首先以3-氨基丙基三乙氧基硅烷为表面活性剂修饰玻璃粉微粒;然后在水溶液中带负电的氧化石墨烯(GO)纳米片通过静电自组装与被氨基修饰过带正电的玻璃颗粒相结合生成复合颗粒。通过高温真空热压烧结,GO被还原成rGO,从而原位生成rGO/SLS玻璃块状复合材料。结果表明,rGO均匀分布在玻璃基质中,并明显增强了复合材料的机械性能。rGO/SLS玻璃块体复合材料中rGO的含量为0.5%(质量分数)时,复合材料的弯曲强度比纯的SLS玻璃提高了约一倍。     

聚羧酸减水剂/氧化石墨烯复合物的制备与性能

通过氧化石墨烯（GO）与聚羧酸系减水剂单体甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚（MAAPEGME）、甲基丙烯酸（MAA）及甲基丙烯磺酸盐（SMAS）进行自由基共聚反应制备了氧化石墨烯与聚丙烯酸系减水剂（PCs）单体的共聚物（GO-PCs）,旨在解决GO掺入水泥基材料时存在的分散不均匀及流动性降低的问题,制备GO-PCs时各组分的质量比为m（MAAPEGME）: m（MAA）: m（MAS）: m（GO）=17:2:1:0.2。检测结果表明GO与单体之间发生了共聚反应,GO纳米片层均匀的分布PCs中,达到了GO在水泥材料中分布均匀、不影响水泥流动性及增强增韧的目的,SEM形貌说明GO-PCs对水泥浆体的微观结构有较好的调控作用,研究结果对于制备高性能长寿命混凝土具有积极的意义。     

聚羧酸减水剂/氧化石墨烯复合物的制备与性能

通过氧化石墨烯（GO）与聚羧酸系减水剂单体甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚（MAAPEGME）、甲基丙烯酸（MAA）及甲基丙烯磺酸盐（SMAS）进行自由基共聚反应制备了氧化石墨烯与聚丙烯酸系减水剂（PCs）单体的共聚物（GO-PCs）,旨在解决GO掺入水泥基材料时存在的分散不均匀及流动性降低的问题,制备GO-PCs时各组分的质量比为m（MAAPEGME）: m（MAA）: m（MAS）: m（GO）=17:2:1:0.2。检测结果表明GO与单体之间发生了共聚反应,GO纳米片层均匀的分布PCs中,达到了GO在水泥材料中分布均匀、不影响水泥流动性及增强增韧的目的,SEM形貌说明GO-PCs对水泥浆体的微观结构有较好的调控作用,研究结果对于制备高性能长寿命混凝土具有积极的意义。