一种氧化石墨烯分散液和氧化石墨烯改性的水泥砂浆及其制备方法和应用

本发明属于建筑材料，具体涉及一种氧化石墨烯分散液和氧化石墨烯改性的水泥砂浆及其制备方法和应用。

背景技术：

1、混凝土被认为是全球使用最广泛的建筑材料。随着对更复杂、更耐用的混凝土结构需求的增加，对混凝土的性能也提出了更高的要求。然而，传统的混凝土类型往往表现出性能缺陷，如开裂、耐久性降低和延性低等。引入纳米材料来改善混凝土微观结构是减少混凝土裂缝、孔隙和缺陷的最有效方法之一。

2、氧化石墨烯作为石墨烯的衍生物，其结构为二维的单一原子层，具有超高的强度和柔韧性，同时具有较高的比表面积，被公认为是改善混凝土性能的最具潜力的候选者。然而，由于含氧官能团羧基的存在，其可以与水泥环境中的ca2+发生络合反应，使得氧化石墨烯发生团聚与沉淀，同时氧化石墨烯的加入会使水泥砂浆的流动性下降，这些问题的存在不利于改善水泥砂浆的整体性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术中氧化石墨烯会降低水泥砂浆流动性同时对水泥砂浆的抗折强度和抗压强度的提升效果有限的缺陷，而提供了一种氧化石墨烯分散液和氧化石墨烯改性的水泥砂浆及其制备方法和应用。

2、第一方面，本发明提供了一种氧化石墨烯分散液的制备方法，所述制备方法包括：s1.将氧化石墨烯与磺酸基源化合物在第一溶液中进行第一改性反应，得到磺酸基修饰的氧化石墨烯；s2.将步骤s1所得的磺酸基修饰的氧化石墨烯与茶多酚在第二溶液中进行第二改性反应，即得到氧化石墨烯分散液。

3、在一些具体的实施方式中，在步骤s1中，所述磺酸基源化合物以磺酸基源化合物溶液的形式使用。

4、在一些具体的实施方式中，在步骤s1中，所述氧化石墨烯的用量为1～5重量份，所述磺酸基源化合物溶液的用量为150～250重量份。

5、在一些具体的实施方式中，在步骤s2中，所述茶多酚的用量为0.3～0.7重量份，所述第二溶液的用量为200～400重量份。

6、在一些具体的实施方式中，所述第一改性反应是将氧化石墨烯与磺酸基源化合物及第一溶液在搅拌的状态下进行的反应。

7、在一些具体的实施方式中，所述搅拌时间为20～28h。

8、在一些具体的实施方式中，所述第二改性反应是将步骤s1所得的磺酸基修饰的氧化石墨烯与茶多酚及第二溶液在搅拌的状态下进行的反应

9、在一些具体的实施方式中，所述搅拌速度为4000～6000rpm，搅拌时间为1～3h。

10、在一些具体的实施方式中，所述磺酸基源化合物选自硫酸、亚硫酸、木制磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。

11、第二方面，本发明提供了上述方法制备得到的氧化石墨烯分散液。

12、第三方面，本发明提供了一种氧化石墨烯改性的水泥砂浆，所述水泥砂浆中含有上述氧化石墨烯分散液、减水剂、水、水泥和砂土以及任选的助剂和辅料。

13、在一些具体的实施方式中，所述氧化石墨烯分散液的含量为15～90重量份，所述减水剂的含量为3～7重量份，所述纯水的含量为150～250重量份，所述水泥的含量为300～500重量份，所述砂土的含量为1000～1500重量份，所述助剂的含量为0.6～2.5重量份，所述辅料的含量为1.2～3.0重量份。

14、第四方面，本发明还提供了上述氧化石墨烯分散液和/或上述氧化石墨烯改性的水泥砂浆在建筑材料领域的应用。

15、本发明的关键在于通过磺酸基和茶多酚对氧化石墨烯的协同改性作用，可以提升氧化石墨烯的分散性，尤其是氧化石墨烯在水泥砂浆的高钙高碱性环境中的分散性，由此所得的改性氧化石墨烯分散液添加到水泥砂浆中时，不仅能够提升水泥砂浆的流动度，还能够提升水泥砂浆的抗折强度和抗压强度。

1.一种氧化石墨烯分散液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯分散液的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述磺酸基源化合物以磺酸基源化合物溶液的形式使用；

3.根据权利要求1所述的氧化石墨烯分散液的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述茶多酚的用量为0.3～0.7重量份，所述第二溶液的用量为200～400重量份。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的氧化石墨烯分散液的制备方法，其特征在于，所述第一改性反应是将氧化石墨烯与磺酸基源化合物及第一溶液在搅拌状态下进行的反应；

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的氧化石墨烯分散液的制备方法，其特征在于，所述第二改性反应是将步骤s1所得的磺酸基修饰的氧化石墨烯与茶多酚及第二溶液在搅拌状态下进行的反应；

6.根据权利要求1～3中任意一项所述的氧化石墨烯分散液的制备方法，其特征在于，所述磺酸基源化合物选自硫酸、亚硫酸、木制磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。

7.由权利要求1～6中任意一项所述的氧化石墨烯分散液的制备方法制备得到的氧化石墨烯分散液。

8.一种氧化石墨烯改性的水泥砂浆，其特征在于，所述水泥砂浆中含有权利要求7所述的氧化石墨烯分散液、减水剂、水、水泥和砂土以及任选的助剂和辅料。

9.根据权利要求8所述的氧化石墨烯改性的水泥砂浆，其特征在于，所述氧化石墨烯分散液的含量为15～90重量份，所述减水剂的含量为3～7重量份，所述水的含量为150～250重量份，所述水泥的含量为300～500重量份，所述砂土的含量为1000～1500重量份，所述助剂的含量0.6～2.5重量份，所述辅料的含量为1.2～3.0重量份。

10.权利要求7所述的氧化石墨烯分散液和/或权利要求8或9所述的氧化石墨烯改性的水泥砂浆在建筑材料领域的应用。