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化工学报 2017年第6期68卷 2585-2595页

作者：吕生华张佳朱琳琳贾春茂陕西科技大学轻工科学与工程学院陕西西安710021 陕西科技大学环境科学与工程学院陕西西安710021 陕西科技大学化学与化工学院陕西西安710021

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... 详细信息

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。

关键词：纳米材料复合材料团聚氧化石墨烯水泥水化晶体微观结构

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氧化石墨烯在水泥基体中的分散性及对其结构和性能的影响

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精细化工 2016年第5期33卷 589-595,600页

作者：吕生华李莹赵浩然贺亚亚邓丽娟朱琳琳贾春茂陕西科技大学资源与环境学院陕西西安710021

为了解决氧化石墨烯(GO)纳米片层在水泥基体中的分散问题,制备了丙烯酸(AA)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(AAC)和丙烯磺酸钠(SAS)的共聚物(PAAS),PAAS与GO纳米片层形成PAAS/GO复合物并显示出分散作用。结果表明,w(PAAS)=2%分别与w(GO)=0.... 详细信息

为了解决氧化石墨烯(GO)纳米片层在水泥基体中的分散问题,制备了丙烯酸(AA)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(AAC)和丙烯磺酸钠(SAS)的共聚物(PAAS),PAAS与GO纳米片层形成PAAS/GO复合物并显示出分散作用。结果表明,w(PAAS)=2%分别与w(GO)=0.01%、0.02%和0.03%形成的复合物可使水泥基体分别形成由花状晶体、多面体状晶体和针状晶体构成的规整有序的微观结构,28 d时的抗折强度分别比对照样提高了63.0%、90.4%和87.9%,抗压强度分别提高了32.6%、74.2%和71.3%,同时这些水化晶体容易生长在裂缝、孔洞等缺陷处,具有修复结构缺陷的效果。PAAS通过与GO纳米片层形成复合物实现了GO在水泥基材料中的均匀分散以及对水泥基材料微观结构和性能的调控。

关键词：氧化石墨烯水泥基材料水泥基体水泥水化晶体微观结构建筑用化学品

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多层氧化石墨烯-水泥基复合材料的力学性能与微观结构

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应用力学学报 2020年第2期37卷 860-865,I0028页

作者：王奕璇柴军瑞曹靖覃源西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048

研究了大片径多层氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)对水泥砂浆力学性能和微观结构的影响。发现掺入多层GO对水泥砂浆的抗压强度和抗折强度增强效果明显。随着GO掺量的增加,水泥砂浆的抗压强度和抗折强度呈现出先增大后减小的趋势。通过SE... 详细信息

研究了大片径多层氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)对水泥砂浆力学性能和微观结构的影响。发现掺入多层GO对水泥砂浆的抗压强度和抗折强度增强效果明显。随着GO掺量的增加,水泥砂浆的抗压强度和抗折强度呈现出先增大后减小的趋势。通过SEM观察其微观结构,发现GO作为载体,促使花状晶体和针状晶体等水化产物的生成,并且调节水泥的水化产物规则生长,形成致密结构。此外,GO纳米片可以形成阻止裂纹扩展的屏障,抑制裂纹在水泥砂浆中的传播,增强水泥砂浆的力学性能。相比于小片径薄层GO,大片径多层GO对水泥基材料性能的增强效果明显,经济实用性更高。

关键词：氧化石墨烯水泥基材料力学性能微观结构水泥水化晶体

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氧化石墨烯及其纳米复合材料的制备及应用研究

氧化石墨烯及其纳米复合材料的制备及应用研究

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作者：刘晶晶陕西科技大学

学位级别：硕士

氧化石墨烯是石墨烯的衍生物,具有超高的强度和韧性以及超大的比表面积,由于其结构单元中具有大量的羟基、羧基、环氧基等含氧基团,可以在水相中分散成纳米分散液,易于与聚合物、陶瓷、水泥等形成插层复合物,具有明显的增强作用。本课... 详细信息

氧化石墨烯是石墨烯的衍生物,具有超高的强度和韧性以及超大的比表面积,由于其结构单元中具有大量的羟基、羧基、环氧基等含氧基团,可以在水相中分散成纳米分散液,易于与聚合物、陶瓷、水泥等形成插层复合物,具有明显的增强作用。本课题组前期研究发现,将氧化石墨烯掺入水泥基复合材料中,可以对水泥基复合材料的微观结构起调控作用,改善水泥水化产物微观晶体生长,在本课题组前期研究的基础上,通过Hummers方法及超声分散制备了可控氧化的氧化石墨烯分散液(GO),并对其进行磺基化,再分别与水泥混凝土减水剂和丙烯酸树脂进行复合,分别应用于水泥基复合材料及皮革复鞣剂中,主要工作如下：(1)采用Hummers法和超声波辅助分散制备氧化石墨烯分散液(GO),通过傅立叶红外光谱(FTIR)等仪器对对其结构进行了表征,结果表明制备的氧化石墨烯含有羟基、羧基等含氧基团,含氧量达到50.94%,片层厚度达到0.65nm,分散均匀,稳定性较高。(2)采用不同浓度氧化石墨烯分散液(GO)改性聚羧酸系减水剂(PC)按掺量0.02%加入到水泥浆体中,研究了其对水泥水化时间、水泥水化产物形状、水泥净浆流动度、水泥石孔结构和对胶砂力学性能的影响,结果表明GO改性PC能够促使水泥水化反应,调控水泥水化晶体生长,从而达到增强的目的。且在相同的掺量下,随着GO浓度的增加,水泥石的微观结构中孔隙越少,结构越密实,抗压强度也越大。(3)总结GO对水泥水化晶体的调控机理,结果显示,不同浓度GO改性PC掺入水泥基复合材料中,可以调控其微观结构,浓度越大,形成的水泥水化晶体结构越紧凑,水泥石越密实,此结果对于提高水泥基材料的抗压强度及裂缝填充性具有重要意义。(4)采用浓硫酸做磺化剂,对GO进行磺基化,并采用超声波辅助分散,得到磺基化氧化石墨烯(SGO),将不同掺量SGO与聚羧酸系减水剂混合加入到水泥浆体中,研究了对水泥基复合材料微观结构及性能的影响。结果表明磺基化氧化石墨烯能够使水泥石结构密实,且随着SGO浓度的增大,水泥石中的孔隙量越少,微观结构越规整,结构越密实。(5)采用丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈为聚合单体,以过硫酸铵为引发剂制备聚丙烯酸树脂,采用原位聚合法制备唰丙烯酸树脂复鞣剂。对不同GO掺量复鞣剂进行复鞣实验,讨论了该复鞣剂对皮革湿热稳定性、透气性、抗张强度、撕裂强度、增厚率的影响,结果表明,经该复鞣剂复鞣过的皮革与对照样品比较,其“败色”现象有所改善,且粒面细腻清晰,手感丰满,弹性好,皮革收缩温度有提高。本论文的创新之处在于采用氧化石墨烯改性聚羧酸减水剂,改性后的减水剂掺入水泥基复合材料中,通过氧化石墨烯的模版效应和诱导作用,调控水泥石中水化晶体的微观结构,从而达到增强水泥基复合材料的目的。并且,首次将氧化石墨烯引入皮革复鞣剂的制备中,改善丙烯酸树脂复鞣剂的“败色"现象。

关键词： GO SGO 水泥基复合材料水泥水化晶体皮革复鞣剂

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氧化石墨烯纳米片对水泥基材料性能的影响

氧化石墨烯纳米片对水泥基材料性能的影响

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作者：吴林烽重庆大学

学位级别：硕士

目前,水泥混凝土仍是我国建筑施工过程中成本最低廉,使用量最大的材料。随着高层建筑、大型桥梁、隧道的兴建,工程对混凝土性能提出了更高的要求。如何改善水泥混凝土的性能一直是研究的热点,混凝土的微观结构对混凝土的力学性能和耐久... 详细信息

目前,水泥混凝土仍是我国建筑施工过程中成本最低廉,使用量最大的材料。随着高层建筑、大型桥梁、隧道的兴建,工程对混凝土性能提出了更高的要求。如何改善水泥混凝土的性能一直是研究的热点,混凝土的微观结构对混凝土的力学性能和耐久性有着决定性的影响,多种纳米材料在水泥基材料中的应用效果良好。石墨烯(GP)是目前世界上己知的最薄的二维材料,具有超强的力学性能,但是由于石墨烯不亲水,难以在水泥基材料中很好的分散。氧化石墨烯(GO)是石墨烯的衍生产物,在其结构单元上含有大量的羟基、羧基、环氧基等含氧基团,是一种很好的亲水材料。本文通过改进Hummers法制备氧化石墨烯,并通过XRD、SEM、FT-IR对其结构进行表征,结果表明成功制备了200目、325目、1200目、6000目四种尺寸的氧化石墨烯。采用表面活性剂和超声分散法相结合的方式使氧化石墨烯分散在水泥基材料中。研究了不同掺量和尺寸的氧化石墨烯对水泥基材料工作性能和力学性能的影响。试验结果表明:一定范围内氧化石墨烯对水泥砂浆的抗折强度和抗压强度都有所提高,当GO掺量为0.04%时,水泥砂浆的抗折强度和抗压强度分别提高了21.0%和15.9%;大尺寸的氧化石墨烯纳米片能够更好地提高水泥砂浆的强度。GO的掺入会降低水泥净浆和水泥砂浆的流动度与水泥的凝结时间,掺量越多效果越明显。通过XRD、SEM对净浆和砂浆进行分析可以发现GO不会改变水泥的水化产物种类,而是促进了C2S水化,氧化石墨烯对水泥水化晶体产物的形成有促进和模板作用,能够促进水泥水化产物形成整齐致密的晶体,能够促进针棒状C-S-H凝胶互相交叉融合,提高整体密实度。参考ASTM C666研究了不同GO掺量对水泥砂浆抗冻性的影响,在0.01%的掺量下,水泥砂浆的抗冻性有所提升。基准组砂浆在冻融过程中出现了体积収缩和质量损失,而试验组的砂浆长度和质量都是增加的。当150次冻融循环结束时,GO掺量为0.05%时,砂浆长度增加了0.11%,质量增加了0.55%;基准组则缩短了0.06%,质量减少0.78%。

关键词：氧化石墨烯水泥水化晶体抗压强度冻融循环耐久性

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