一種以聚苯胺為導電相的導電混凝土及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于復合材料領域，具體涉及一種以聚苯胺為導電相的導電混凝土及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 導電混凝土是在普通混凝土中添加一定含量的導電組分材料制成具有一定導電 性能和力學性能的混凝土。普通混凝土的電阻率一般在10 6-109 Ω · cm范圍內(nèi)，既不屬于絕 緣體，也不屬于良導體。在混凝土中添加一定含量的導電組分，可使其導電性大大改善，從 而成為具有良好導電性能的導電體。目前，用于配制導電混凝土的導電介質一般有如下幾 類:石墨、碳纖維、鋼渣、鋼纖維等。
[0003] 石墨是一種較易獲取的無機材料，它不僅具有良好的導電性、導熱性，而且有良好 的化學惰性。研究表明，導電混凝土的電阻率隨石墨摻量的改變可在10_110 6 Ω · cm范圍內(nèi) 變化，但必須在摻量較高時才能使混凝土具有良好的導電性，而且石墨粉的需水量很大，需 要大幅度增加混凝土拌合物的用水量，將導致混凝土的強度隨著石墨粉的摻量增加而快速 下降。
[0004] 碳纖維是一種高強度、高模量輕質非金屬新型材料，既具有元素碳的各種優(yōu)良勝 能，又具有良好的耐磨性、導電性、低溫性、潤滑性和吸附性。碳纖維用于制作導電混凝土， 既能發(fā)揮導電功能，且在一定程度上能增強其力學性能。但其成本較高，且含碳纖維的導電 混凝土的電阻率與混凝土的固化時間長短有關，不易控制。
[0005]鋼纖維具有提高混凝土的抗拉、抗彎、抗剪等力學性能的優(yōu)點，同時作為金屬也可 以發(fā)揮導電功能。但研究發(fā)現(xiàn)鋼纖維對降低混凝土的電阻率不是特別顯著，摻量體積分數(shù) 1%的鋼纖維約降低混凝土 70%的電阻率。但是由于混凝土中鋼纖維易受到腐蝕作用，使得 鋼纖維導電混凝土的電阻率，經(jīng)過一年后增大了近60倍。
[0006] 鋼渣為煉鋼過程中產(chǎn)生的廢渣，其顆粒通常具有導電性，可以考慮用作導電混凝 土的導電介質。但試驗表明，鋼渣顆粒需要磨的較細才能使混凝土具有較好的導電性，其堅 硬難磨，耗能較多，同時鋼渣受工業(yè)污染嚴重，限制其應用范圍。
[0007] 綜上所述，現(xiàn)有技術中缺少一種將合適的導電材料獨立摻入混凝土中并使混凝土 具有較好導電性、較大抗壓強度和較好環(huán)境穩(wěn)定性的方法。導電聚苯胺作為一種導電高分 子材料，具有優(yōu)良的環(huán)境穩(wěn)定性、合成成本低、無毒、以及獨特的摻雜機制等優(yōu)點，其電導率 可達lOS/cm，甚至更高。因此，導電聚苯胺作為導電混凝土的導電相，具有潛在的應用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種以聚苯胺為導電相的導電混凝土，其具備 較好導電能力的同時也具備適于實際生產(chǎn)的抗壓強度。
[0009] 本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：一種以聚苯胺為導電相的導電混凝 土，包括如下重量份數(shù)的原料:水泥100-200份，砂100-200份，導電聚苯胺15-150份，分散劑 0.15-1.5份，水50-200份。
[0010] 進一步，本發(fā)明還提供一種更優(yōu)選的原料配比，各原料的重量份數(shù)如下:水泥150-200份，砂100-150份，導電聚苯胺75-100份，分散劑0.75-1.5份，水100-150份。
[0011] 具體的，所述導電聚苯胺的電導率為1-lOS/cm。所述導電聚苯胺可以通過現(xiàn)有技 術中已有的氧化合成法制備，其過程包括將苯胺溶于酸溶液形成可溶苯胺鹽，然后使用均 相或乳液聚合法合成導電聚苯胺，往可溶苯胺鹽中滴加過硫酸銨的酸溶液或其他氧化性引 發(fā)劑，最終得到電導率較大的導電聚苯胺，所述酸可以為鹽酸或硫酸。導電聚苯胺導電性 好、無毒及合成簡單的特性，使其成為導電混凝土優(yōu)選的導電組份。
[0012] 優(yōu)選的，所述水泥為復合硅酸鹽水泥。
[0013] 優(yōu)選的，所述砂為河砂。
[0014] 優(yōu)選的，所述分散劑為Tego 760W，即常用的迪高分散劑中的一種。
[0015] 具體的，所述分散劑與所述導電聚苯胺的重量比例最佳為1:100。
[0016] 本發(fā)明還提供上述以聚苯胺為導電相的導電混凝土的制備方法，包括如下步驟： 各原料的重量份數(shù)按同一重量單位計，
[0017] S1:將導電聚苯胺15-150份、水50-200份和分散劑0.15-1.5份混合后進行球磨分 散處理，得到聚苯胺在水中的分散液；
[0018] S2:將水泥100-200份、砂100-200份和S1制備的全部分散液一起加入攪拌機中充 分攪拌，得各原料混合均勻的混合物；
[0019] S3:將S2中制備的混合物倒入模具中制樣，充分振搗后在室溫下靜置1天，拆模，取 出樣塊，放入混凝土養(yǎng)護箱中進行標準養(yǎng)護；
[0020] S4:將S3中的樣塊從養(yǎng)護箱中取出，置于室溫和干燥條件下養(yǎng)護7天，得以聚苯胺 為導電相的導電混凝土。
[0021]具體的，S1制得的分散液中所述聚苯胺的粒徑在100μπι以下。
[0022]具體的，S3中所述的標準養(yǎng)護為在20±2°C和相對濕度95%以上的環(huán)境下養(yǎng)護28 天。
[0023] 相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下有益效果：1)導電聚苯胺是一種導電高分子材 料，按照本發(fā)明提供的原料配比及方法制備的以聚苯胺作為導電相的導電混凝土的電阻率 可降低至69.0Ω · cm，耐壓強度可達到35.7MPa，完全適用于工業(yè)生產(chǎn)；2)導電聚苯胺環(huán)境 穩(wěn)定性好、無毒、合成成本低，故以其為導電相的導電混凝土的生產(chǎn)成本也較低、性能更穩(wěn) 定持久，是一種環(huán)境友好性材料;3)本發(fā)明提供的制備方法簡單，無論是導電聚苯胺在水溶 液中的球磨分散，還是分散液與水泥、砂的攪拌混合，均為常規(guī)設備的常規(guī)操作，不需要生 產(chǎn)人員重新掌握更多的生產(chǎn)技能，也不需要消耗太多能量(導電聚苯胺本身粒徑較小且易 磨細），適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，有極大的推廣價值。
【具體實施方式】
[0024] 下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只用于解釋本發(fā)明，并 非用于限定本發(fā)明的保護范圍。
[0025] 本發(fā)明中所使用的方法，如無特殊規(guī)定，均為常規(guī)方法，本發(fā)明所使用的試劑，如 無特殊規(guī)定，均為市售產(chǎn)品。
[0026] 實施例1
[0027] 以導電聚苯胺為導電相的導電混凝土的制備方法，包括如下步驟：
[0028] 各原料的重量份數(shù)均按同一重量單位計，
[0029] S1:將導電聚苯胺（l-5S/cm)90份、水110份和分散劑Tego 760W 0.9份混合后進行 球磨分散處理，得到聚苯胺在水中的分散液；
[0030] S2:將復合水泥200份、河砂100份和S1制備的全部分散液一起加入攪拌機中充分 攪拌，得各原料混合均勻的混合物；
[0031] S3:將S2中制備的混合物倒入模具中制樣，充分振搗后在室溫下靜置1天，拆模，取 出樣塊，放入混凝土養(yǎng)護箱中進行標準養(yǎng)護；
[0032] S4:將S3中的樣塊從養(yǎng)護箱中取出，置于室溫和干燥條件下養(yǎng)護7天，得以聚苯胺 為導電相的導電混凝土。
[0033] 實施例2
[0034]以導電聚苯胺為導電相的導電混凝土的制備方法，包括如下步驟：
[0035]各原料的重量份數(shù)均按同一重量單位計，<