一种含有石墨烯的水玻璃溶液及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种含有石墨烯的水玻璃溶液及其制备方法，所述的水玻璃溶液由水、R2O·nSiO2和石墨烯组成。其制备步骤是：将固体R2O·nSiO2、氧化石墨烯水溶液、去离子水按固含量质量比20~45：0.05~12：0~79混合均匀；将得到的混合液置于密闭搅拌反应釜中进行加热加压处理；将反应完成后的混合液，经自然沉降除去杂质，并将无杂质部分的液体转入浓缩罐内在一定温度下浓缩到相应波美度，制得含有定量石墨烯的水玻璃溶液。本发明制备的水玻璃溶液应用性更好，热性能、防水性能增强，耐蚀性变好，延长了水玻璃在各个领域中应用的使用寿命。本发明方法工艺简单、高效，易于实现产业化生产及应用。
【专利说明】
一种含有石墨烯的水玻璃溶液及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及水玻璃溶液，具体是一种含有石墨烯的水玻璃溶液及其制备方法。
【背景技术】
[0002]水玻璃的用途非常广泛，涉及轻工、化工、建材、冶金、建筑等领域。水玻璃可以涂刷在材料表面，提高抗风化能力，还可用于加固土壤、配置速凝防水剂、配置耐酸凝胶、耐酸砂浆和耐酸混凝土、防腐工程等。常用的水玻璃虽有较好的耐酸性、耐热性和较高的粘结力，但水玻璃不能在碱性环境下使用，故耐碱性和耐水性较差，使水玻璃在各个领域中应用时使用寿命降低。
[0003]石墨烯具有独特的结构和优异的物理化学性质，且强度高具有巨大的比表面积和密度小等特性，成为研究人员备受瞩目的热点。将石墨烯应用到水玻璃溶液中，使其分散均匀，增强水玻璃的耐热性、耐酸性能的同时，提高防水性能，以增强水玻璃在各个领域中的使用寿命。未来，水玻璃材料类的研发将是一个全新的方向，预期成为一种节能、低成本、环境友好型的高性能材料，为实现我国材料行业的可持续发展奠定基础。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种含有石墨烯的水玻璃溶液的制备方法，按照本发明方法制备的水玻璃溶液防水性增强，耐酸碱性、耐蚀性变好，并且工艺简单、高效、环保。
[0005]为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现:
一种含有石墨烯的水玻璃溶液，含有水、R20.nSi02、石墨烯。
[0006]—种含有石墨烯的水玻璃溶液的制备方法，按如下步骤进行:
(1)将固体R20.nSi02、氧化石墨烯水溶液、去离子水按固含量质量比进行混合，搅拌时长大于30分钟，搅拌速度大于200r/min，直至混合均勾；
(2)将步骤(I)得到的混合液置于密闭搅拌反应釜中进行加热加压处理；
(3)取出步骤(2)反应完成后的混合液，经自然沉降除去杂质，并将无杂质部分的液体转入浓缩罐内在一定温度下浓缩到相应波美度，即为含有石墨烯的水玻璃溶液。
[0007]进一步的，本发明的优化方案为:
步骤(I)所述的固体R20.nSiC>2、氧化石墨稀水溶液、去尚子水按固含量质量比为20~45:0.05-12； O?79进行混合。
[0008]步骤(I)所述的氧化石墨烯水溶液质量浓度为0.05?5%，固体R20.nSi02为无机非金属盐类中的硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂其中一种或几种。
[0009]步骤(2)所述的密闭搅拌反应釜处理工艺为，在100?230°C下水热反应0.5?12 h，压力控制在1-10个大气压内。
[0010]步骤(3)所述的温度条件为60?100°C，含有石墨烯的水玻璃溶液的优选模数为2.0?5.0，波美度为32?75° Β?。
[0011]采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比具有以下优势: ①水玻璃溶液应用性更好，热性能好、防水性增强，使用寿命延长。
[0012]②本发明操作工艺简单、高效，易于实现产业化生产及应用。
【具体实施方式】
[0013]以下通过实施例对本发明进行详细说明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。
[0014]实施例1:
一种含有石墨烯的水玻璃溶液的制备方法，按如下步骤进行:
(1)固体R20.2Si02、5%的氧化石墨烯水溶液、去离子水按固含量质量比为20:0.1:78，取固体R20.2Si02颗粒20份，氧化石墨烯水溶液2份、去离子水78进行混合，搅拌时长35分钟，搅拌速度220 r/min，直至混合均匀；
(2)将步骤(I)得到的混合液置于密闭搅拌反应釜中进行加热加压处理，在100?230°C下水热反应0.5?12 h，压力控制在1-10个大气压内；
(3)取出步骤(2)反应完成后的混合液，经自然沉降除去杂质，并将无杂质部分的液体转入浓缩罐内在60 0C下浓缩，得到32° Be的含5%石墨烯的水玻璃溶液。
[0015]实施例2:
一种含有石墨烯的水玻璃溶液的制备方法，按如下步骤进行:
(1)固体R20.2Si02、l%的氧化石墨烯水溶液、去离子水按固含量质量比为10:1:0，取固体R20.2Si02颗粒20份，氧化石墨烯水溶液200份进行混合，搅拌时长35分钟，搅拌速度250 r/min，直至混合均勾；
(2)将步骤(I)得到的混合液置于密闭搅拌反应釜中进行加热加压处理，在100?230°C下水热反应0.5?12 h，压力控制在1-10个大气压内；
(3)取出步骤(2)反应完成后的混合液，经自然沉降除去杂质，并将无杂质部分的液体转入浓缩罐内在60 0C下浓缩，得到35° Be的含1%石墨烯的水玻璃溶液。
[0016]实施例3:
一种含有石墨烯的水玻璃溶液的制备方法，按如下步骤进行:
(1)固体R20.2.6Si02、4%的氧化石墨烯水溶液、去离子水按固含量质量比为22.5:3:2.5，取固体R20.2.6Si02颗粒22.5份，氧化石墨烯水溶液75份，去离子水2.5份进行混合，搅拌时长40分钟，搅拌速度300 r/min，直至混合均匀；
(2)将步骤(I)得到的混合液置于密闭搅拌反应釜中进行加热加压处理，在100?230°C下水热反应0.5?12 h，压力控制在1-10个大气压内；
(3)取出步骤(2)反应完成后的混合液，经自然沉降除去杂质，并将无杂质部分的液体转入浓缩罐内在65 °C下浓缩，得到42° Be的含4%石墨烯的水玻璃溶液。
[0017]实施例4:
一种含有石墨烯的水玻璃溶液的制备方法，按如下步骤进行:
(1)固体R20.2.6Si02、5%的氧化石墨烯水溶液、去离子水按固含量质量比为25:4:0，取固体R20.2.6Si02颗粒25份，氧化石墨烯水溶液80份进行混合，搅拌时长40分钟，搅拌速度310 r/min，直至混合均勾；
(2)将步骤(I)得到的混合液置于密闭搅拌反应釜中进行加热加压处理，在100?230°C下水热反应0.5?12 h，压力控制在1-10个大气压内；
(3)取出步骤(2)反应完成后的混合液，经自然沉降除去杂质，并将无杂质部分的液体转入浓缩罐内在70 °C下浓缩，得到50° Be的含5%石墨烯的水玻璃溶液。
[0018]实施例5:
一种含有石墨烯的水玻璃溶液的制备方法，按如下步骤进行:
(1)固体R20.3Si02、2.4%的氧化石墨烯水溶液、去离子水按固含量质量比为5:1:0，取固体R20.3Si02颗粒30份，氧化石墨烯水溶液250份进行混合，搅拌时长50分钟，搅拌速度350 r/min，直至混合均勾；
(2)将步骤(I)得到的混合液置于密闭搅拌反应釜中进行加热加压处理，在100?230°C下水热反应0.5?12 h，压力控制在1-10个大气压内；
(3)取出步骤(2)反应完成后的混合液，经自然沉降除去杂质，并将无杂质部分的液体转入浓缩罐内在78 °C下浓缩，得到55° Β?的含2.4%石墨烯的水玻璃溶液。
[0019]实施例6:
一种含有石墨烯的水玻璃溶液的制备方法，按如下步骤进行:
(1)固体R20.4Si02、5%的氧化石墨烯水溶液、去离子水按固含量质量比为4:1:0，取固体R20.4Si02颗粒40份，氧化石墨烯水溶液200份进行混合，搅拌时长55分钟，搅拌速度400r/min，直至混合均勾；
(2)将步骤(I)得到的混合液置于密闭搅拌反应釜中进行加热加压处理，在100?230°C下水热反应0.5?12 h，压力控制在1-10个大气压内；
(3)取出步骤(2)反应完成后的混合液，经自然沉降除去杂质，并将无杂质部分的液体转入浓缩罐内在82 °C下浓缩，得到60° Be的含5%石墨烯的水玻璃溶液。
[0020]以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，尽管参照优选实施例对本发明作了详细说明，对于本领域的普通技术人员来说，可以对本发明的技术方案进行若干改进和润饰，但不脱离本发明技术方案的实质和范围，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种含有石墨烯的水玻璃溶液，其特征在于:所述的水玻璃溶液含有水、R20.nSi02、石墨烯。2.—种含有石墨烯的水玻璃溶液的制备方法，其特征在于，包括下述步骤: (1)将固体R20.nSi02、氧化石墨烯水溶液、去离子水按固含量质量比进行混合，搅拌时长大于30分钟，搅拌速度大于200r/min，直至混合均勾； (2)将步骤(I)得到的混合液置于密闭搅拌反应釜中进行加热加压处理； (3)取出步骤(2)反应完成后的混合液，经自然沉降除去杂质，并将无杂质部分的液体转入浓缩罐内在一定温度下浓缩到相应波美度，即为含有石墨烯的水玻璃溶液。3.根据权利要求2所述的一种含有石墨烯的水玻璃溶液的制备方法，其特征在于:步骤(I)所述的固体R20.nSi02、氧化石墨烯水溶液、去离子水按固含量质量比为20?45:0.05?12:0?79进行混合。4.根据权利要求2所述的一种含有石墨烯的水玻璃溶液的制备方法，其特征在于:步骤(1)所述的氧化石墨烯水溶液质量浓度为0.05?5%，固体R20.nSi02为无机非金属盐类中的硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂其中一种或几种。5.根据权利要求2所述的一种含有石墨烯的水玻璃溶液的制备方法，其特征在于:步骤(2)所述的密闭搅拌反应釜处理工艺为，在100?230°C下水热反应0.5?12 h，压力控制在1-10个大气压内。6.根据权利要求2所述的一种含有石墨烯的水玻璃溶液的制备方法，其特征在于:步骤(3)所述的温度条件为60?100°C，含有石墨烯的水玻璃溶液的优选模数为2.0?5.0，波美度为32?75°Β?。
【文档编号】C01B33/32GK105967197SQ201610302984
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】吴洪鹏, 孟英, 高晓晔, 侯林艳, 王建华
【申请人】唐山建华科技发展有限责任公司