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专利号: 2023113587179
申请人: 南京理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-11-04
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

3+

1.壳聚糖‑聚丙烯酸‑Fe 水凝胶水泥基复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤(1):采用定向冰模板法构建具有单向孔隙的层状水泥骨架;

3+

步骤(2):配置壳聚糖‑聚丙烯酸‑Fe 水凝胶溶液;

3+

步骤(3):采用真空负压浸渍的方式将壳聚糖‑聚丙烯酸‑Fe 水凝胶填充到层状水泥骨架的单向孔中;

步骤(4):对填充水凝胶的水泥骨架采用“冷冻‑解冻”多次循环的方式得到高韧性自修3+

复水泥基‑壳聚糖‑聚丙烯酸‑Fe 水凝胶仿贝壳复合材料;

步骤(2)具体包括如下步骤:

步骤(21):将250ml去离子水,15g壳聚糖CS,150ml丙烯酸AA加入到1000ml烧杯中,磁力搅拌器搅拌20‑30min,形成CS‑AA混合溶液;

‑1

步骤(22):再加入25ml,0.25mol.L 氯化铁溶液继续进行搅拌,最后加入25ml,‑10.2mol.L 过硫酸钾KPS溶液,再次搅拌均匀,得到CS‑AA‑KPS混合溶液;

步骤(23):将反应体系进行“加热‑冷却”循环8‑9次,发生聚合反应,至此得到壳聚糖‑3+

聚丙烯酸‑Fe 水凝胶溶液;

步骤(21)中的壳聚糖为分析纯,脱乙酰度96%,丙烯酸为分析纯,过硫酸钾为分析纯;

步骤(22)中应先加入氯化铁溶液搅拌5‑8min,然后再加入过硫酸钾溶液搅拌5‑8min。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(1)具体步骤如下:步骤(11):配置水泥砂浆:将水泥、粉煤灰和去离子水按照1:0.29:0.7的比例混合放入搅拌机里搅拌均匀,并放在振荡台上进行振荡,排空气泡;

步骤(12):采用冰模板法制备水泥骨架:采用四周采用聚四氟乙烯材料制备,黄铜封底的模具,将步骤(11)制备好的水泥砂浆倒入模具中,将模具下部置入恒-70‑-80℃液态冷源里2‑2.5h,等待水泥砂浆中的水从下至上完全结晶,形成层状结构的冷冻态水泥砂浆;

步骤(13):将冷冻后的水泥砂浆在2‑5℃下冷藏48‑54h,解冻后移至常温环境放置24‑32h,脱模后放入温度为20℃±2℃,相对湿度95%RH的环境中固化5‑7d;

步骤(14):固化完成后,将多孔水泥基体放入真空烘箱中,在65‑70℃下烘干2‑3d,再使用无水硅胶进行再次干燥18‑24h,形成具有单向孔隙的层状水泥骨架。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤(11)中的水泥为普通硅酸盐水泥P.Ⅰ52.5,去离子水使用80‑100℃热水,分两次加入搅拌机中,一次搅拌30‑60min。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤(12)采用的模具为三联模,三联模具有三个相同的内槽,每个内槽的形状为正方体;

步骤(12)中的液态冷源为分析级无水乙醇。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤(23)中“加热‑冷却”具体为将水凝胶溶液放入微波炉中加热20‑30s,停20‑30s,每两次微波炉加热后放入冰箱冷却2‑4min,重复3+

操作8‑9次,至表面有少量凝胶膜出现为止,得到壳聚糖‑聚丙烯酸‑Fe 水凝胶溶液。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤(3)采用真空负压将壳聚糖‑聚丙烯3+

酸‑Fe 水凝胶溶液连续压入单向孔隙的层状水泥骨架中,直到水泥骨架中未出现明显的气泡,此时真空计数值为0.08‑0.09。

3+

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤(4)具体为:壳聚糖‑聚丙烯酸‑Fe 水凝胶溶液稳定存在后,将填充的水泥试件置于‑30±2℃的环境中8‑12h,再在室温下解冻2‑4h,然后进行“加热‑冷却”循环8‑9次,完成第一次冻融循环;

3+

重复上述操作,经过2‑3次冻融循环后,得到内孔填充壳聚糖‑聚丙烯酸‑Fe 水凝胶的高韧性自修复仿贝壳结构水泥基复合材料。

3+

8.一种壳聚糖‑聚丙烯酸‑Fe 水凝胶水泥基复合材料,其特征在于,采用权利要求1‑7任一项所述的方法制备。