CN105693163A - 一种以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于无机复合材料领域，具体涉及一种以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土及其制备方法，该混凝土包括如下重量份数的原料：水泥100-200份，砂100-200份，聚噻吩10-100份，水70-210份，分散剂0.1-1份；其制备方法包括按照上述重量份数将聚噻吩、分散剂及水混合后进行球磨分散，然后将分散液与所述重量份数的水泥和砂充分搅拌混合，再倒入模板中，随后拆模、养护。相较于现有技术，本发明制备的导电混凝土具有非常优异的导电性能，其电阻率可低至27Ω·cm；其机械性能、耐环境稳定性能和耐高温性能因聚噻吩的混入而得到提升，耐压强度在40MPa以上，其可在强酸强碱环境下长时间浸泡或在400℃高温下较长时间煅烧；本发明使用的原料易得、制备方法简单，适用于大规模工业生产。

Description

一种以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于无机复合材料领域，具体涉及一种以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土及其制备方法。
背景技术
导电混凝土因其具有独特的导电性能和机敏性能而受到越来越广泛的关注，其在电工、工业防静电、建筑采暖、路面融雪化冰等工程中有着非常重要的作用。作为传统的导电混凝土，通常以钢屑、碳纤维、钢纤维等为导电组分材料，其中碳纤维和钢纤维等导电材料成本较高，且在水泥石中进行均匀分散非常困难，不能有效形成导电网络，严重降低了导电混凝土的导电性能。为了克服传统导电混凝土的这些缺点，本发明选用聚噻吩为导电组分，水泥、砂、分散剂和水为原料，制备了导电性能优异的导电混凝土。聚噻吩作为最重要的导电聚合物之一，具有潜在的应用价值,其导电能力可以从绝缘到接近金属范围内调控,并且经过加工还可以赋予材料电学、光学及力学等特性。相比于聚苯胺、聚乙炔等传统的导电聚合物，聚噻吩的导电性能、机械性能、耐环境稳定性能、耐高温性能更加优异，故可尝试制备以聚噻吩为导电组份的混凝土，以期获得综合性能更加优异的导电混凝土。聚噻吩的水溶性差，可考虑使用分散剂及球磨处理的方法将其分散，然后再与水泥、砂等混合制备含有聚噻吩的导电混凝土。
发明内容
本发明旨在制备一种导电性能、机敏性能、耐环境稳定性及耐高温等综合性能优异的导电混凝土。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土，包括如下重量份数的原料：水泥100-200份，砂100-200份，聚噻吩10-100份，水70-210份，分散剂0.1-1份。
对上述导电混凝土还可以有如下进一步的技术要求或改进。
优选的，所述导电混凝土包括如下重量份数的原料：水泥140-180份，砂120-150份，聚噻吩30-65份，水120-200份，分散剂0.3-0.65份。
具体的，所述水泥为复合硅酸盐水泥，所述聚噻吩的电导率为20-50S/cm，所述砂为河砂或山砂。
具体的，所述分散剂最佳为Tego760W、Tego755W或海明斯德谦FX600水性分散剂中的任一种。
具体的，所述分散剂与所述聚噻吩的重量比例为1-5：100。
本发明还提供上述以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土的制备方法，包括如下步骤：各原料的重量份数按同一重量单位计，
S1:将聚噻吩10-100份、水70-210份和分散剂0.1-1份混合后进行球磨分散处理，得到聚噻吩分散液；
S2:将水泥100-200份、砂100-200份和S1制备的全部分散液一起加入搅拌机中充分搅拌，得各原料混合均匀的混合物；
S3:将S2中制备的混合物倒入模具中制样，充分振捣后在室温下静置1天，拆模，取出样块，放入混凝土养护箱中进行标准养护；
S4:将S3中的样块从养护箱中取出，置于室温和干燥条件下养护7天，得以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土。
优选的，步骤S1和步骤S2中各原料的重量份数为：水泥140-180份，砂120-150份，聚噻吩30-65份，水120-200份，分散剂0.3-0.65份。
具体的，S3中所述的标准养护为在20±2℃和相对湿度95％以上的环境下养护28天。
本发明的有益效果是：相较于现有技术，本发明提供了一种以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土及其制备方法，本发明制备的导电混凝土由于使用高电导率聚噻吩作为导电组分，因此具有非常优异的导电性能，其电阻率可低至27Ω·cm；本发明制备的导电混凝土，机械性能、耐环境稳定性能和耐高温性能因聚噻吩的混入而得到提升，耐压强度在40MPa以上，强酸强碱环境长时间浸泡或在400℃高温下较长时间煅烧，其强度、外观等均无明显变化；此外本发明使用的原料简单易得且制备方法简单，适用于大规模工业生产。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能一次限定本发明的保护范围。
本发明中所使用的方法，如无特殊规定，均为常规方法，本发明所使用的试剂，如无特殊规定，均为市售产品。
实施例1
以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土的制备，包括如下步骤：其中各原料的重量份数按同一重量单位计，
S1:将聚噻吩(电导率为20S/cm)10份、水70份和分散剂(Tego760W)0.1份混合后进行球磨分散处理，得到聚噻吩分散液；
S2:将复合硅酸盐水泥100份、河砂100份和S1制备的全部分散液一起加入搅拌机中充分搅拌，得各原料混合均匀的混合物；
S3:将S2中制备的混合物倒入模具中制样，充分振捣后在室温下静置1天，拆模，取出样块，放入混凝土养护箱中进行标准养护；
S4:将S3中的样块从养护箱中取出，置于室温和干燥条件下养护7天，得以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土。
实施例2
以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土的制备，包括如下步骤：其中各原料的重量份数按同一重量单位计，
S1:将聚噻吩(电导率为30S/cm)30份、水120份和分散剂(Tego755W)0.3份混合后进行球磨分散处理，得到聚噻吩分散液；
S2:将复合硅酸盐水泥180份、河砂120份和S1制备的全部分散液一起加入搅拌机中充分搅拌，得各原料混合均匀的混合物；
S3:将S2中制备的混合物倒入模具中制样，充分振捣后在室温下静置1天，拆模，取出样块，放入混凝土养护箱中进行标准养护；
S4:将S3中的样块从养护箱中取出，置于室温和干燥条件下养护7天，得以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土。
实施例3
以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土的制备，包括如下步骤：其中各原料的重量份数按同一重量单位计，
S1:将聚噻吩(电导率为40S/cm)65份、水200份和分散剂(海明斯德谦FX600)0.65份混合后进行球磨分散处理，得到聚噻吩分散液；
S2:将复合硅酸盐水泥140份、山砂150份和S1制备的全部分散液一起加入搅拌机中充分搅拌，得各原料混合均匀的混合物；
S3:将S2中制备的混合物倒入模具中制样，充分振捣后在室温下静置1天，拆模，取出样块，放入混凝土养护箱中进行标准养护；
S4:将S3中的样块从养护箱中取出，置于室温和干燥条件下养护7天，得以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土。
实施例4
以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土的制备，包括如下步骤：其中各原料的重量份数按同一重量单位计，
S1:将聚噻吩(电导率为40S/cm)100份、水200份和分散剂(Tego755W)1份混合后进行球磨分散处理，得到聚噻吩分散液；
S2:将复合硅酸盐水泥120份、砂200份和S1制备的全部分散液一起加入搅拌机中充分搅拌，得各原料混合均匀的混合物；
S3:将S2中制备的混合物倒入模具中制样，充分振捣后在室温下静置1天，拆模，取出样块，放入混凝土养护箱中进行标准养护；
S4:将S3中的样块从养护箱中取出，置于室温和干燥条件下养护7天，得以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土。
实施例5
以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土的制备，包括如下步骤：其中各原料的重量份数按同一重量单位计，
S1:将聚噻吩(电导率为50S/cm)75份、水160份和分散剂(Tego760W)0.85份混合后进行球磨分散处理，得到聚噻吩分散液；
S2:将复合硅酸盐水泥150份、砂100份和S1制备的全部分散液一起加入搅拌机中充分搅拌，得各原料混合均匀的混合物；
S3:将S2中制备的混合物倒入模具中制样，充分振捣后在室温下静置1天，拆模，取出样块，放入混凝土养护箱中进行标准养护；
S4:将S3中的样块从养护箱中取出，置于室温和干燥条件下养护7天，得以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土。
对实施例1至5所制得的导电混凝土的基本性能进行测试，测试结果如下表所示：
从上表中可见，按照本发明提供的配比和方法制备的导电混凝土具有较好的导电性能、耐环境稳定性(耐酸、耐碱)和耐高温性能，其电阻率可低至27Ω·cm，耐压强度均在40MPa以上，在恶劣的酸碱环境中长时间浸泡也未见明显变化，高温400℃条件下基本不会出现裂痕。综上所述本发明制备的以高电导率的聚噻吩为导电组分的混凝土具有优良的多种性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的原料：水泥100-200份，砂100-200份，聚噻吩10-100份，水70-210份，分散剂0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的一种以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的原料：水泥140-180份，砂120-150份，聚噻吩30-65份，水120-200份，分散剂0.3-0.65份。
3.根据权利要求1所述的一种以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土，其特征在于，所述水泥为复合硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述的一种以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土，其特征在于，所述聚噻吩的电导率为20-50S/cm。
5.根据权利要求1所述的一种以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土，其特征在于，所述砂为河砂或山砂。
6.根据权利要求1所述的一种以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土，其特征在于，所述分散剂为Tego760W、Tego755W或海明斯德谦FX600水性分散剂中的任一种。
7.根据权利要求1所述的一种以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土，其特征在于，所述分散剂与所述聚噻吩的重量比例为1-5：100。
8.一种如权利要求1及权利要求3-7任一项所述的一种以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
各原料的重量份数按同一重量单位计，
S1:将聚噻吩10-100份、水70-210份和分散剂0.1-1份混合后进行球磨分散处理，得到聚噻吩分散液；
S2:将水泥100-200份、砂100-200份和S1制备的全部分散液一起加入搅拌机中充分搅拌，得各原料混合均匀的混合物；
S3:将S2中制备的混合物倒入模具中制样，充分振捣后在室温下静置1天，拆模，取出样块，放入混凝土养护箱中进行标准养护；
S4:将S3中的样块从养护箱中取出，置于室温和干燥条件下养护7天，得以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土。
9.根据权利要求8所述的一种以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土的制备方法，其特征在于，步骤S1和步骤S2中各原料的重量份数为：水泥140-180份，砂120-150份，聚噻吩30-65份，水120-200份，分散剂0.3-0.65份。
10.根据权利要求8所述的一种以高电导率聚噻吩为导电组分的导电混凝土的制备方法，其特征在于，S3中所述的标准养护为在20±2℃和相对湿度95％以上的环境下养护28天。
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