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专利号: 2025103196784
申请人: 佛山市天沃建材有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水泥;混凝土;人造石;陶瓷;耐火材料〔4〕
更新日期:2026-01-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种抗裂抗冻纤维复合混凝土,其特征在于,所述抗裂抗冻纤维复合混凝土的制备方法包括以下步骤:

(1)将表达有重组蜘蛛丝蛋白的重组大肠杆菌湿菌体以1∶10的质量比溶解在含300mM氯化钠的重悬浮液中,在4℃下、以300rpm搅拌1h后,经过高压匀浆机进行破壁处理,以离心速度为8000~12000rpm离心10min,然后收集上清液,将上清液通过镍柱亲和层进行分离纯化,利用pH8.0的含70mM咪唑的缓冲溶液洗脱杂蛋白,再用pH8.0含250mM咪唑的缓冲溶液洗脱目标蛋白,得到重组蜘蛛丝蛋白液,将所得溶液转移至透析袋中,截留分子量10kD,在去离子水中透析72h,去离子水8h更换1次,将透析后的蜘蛛丝蛋白溶液在-80℃下冷冻干燥,得到仿生蜘蛛丝冻干粉;按质量比1∶4取仿生蜘蛛丝冻干粉溶解于六氟异丙醇中,以100rpm搅拌15min后,40kHz超声15min得到纺丝溶液;将纺丝溶液装入带有外径0.9mm、内径0.6mm金属针头的注射器中,连接到静电纺丝设备上,设置喷头与接收板之间的距离为15cm,电压为20kV,溶液流速为0.5mL/h,在接收板上放置一个旋转的圆柱体收集装置,圆柱体的转速为500rpm,使纤维在收集时形成螺旋状;将收集到的螺旋状纤维在40℃下干燥箱中干燥24h,得到螺旋状仿生蜘蛛丝;

将螺旋状仿生蜘蛛丝通过硅烷偶联剂羟基化后,按质量比1∶100~200浸泡在质量分数为2%的微生物的矿化液中,加入仿生蜘蛛丝质量0.01~0.03倍的光响应性纳米材料,用蓝光、绿光、红光比例为 3:2:1的混合LED光源、光强1000lux、25~35℃平行光照30min,进行“光照30min-静置90min”矿化循环至形成蜂窝状矿化层后,以“沉积-吸附”的方式,直至形成“纤维-矿化层-纤维”的三明治结构的仿生蜘蛛丝,30~40℃下干燥至恒重,得到自制仿生蜘蛛丝固体;

(2)将纯度≥98%的乳酸加入反应釜中,按乳酸与对甲苯磺酸质量比为100∶3加入对甲苯磺酸,在100~120℃下进行预聚反应2h;预聚反应完成后,逐渐升高反应温度至180~220℃,并在真空度为10-3kPa下进行缩聚反应;将上述缩聚反应制备得到的聚乳酸按体积比1∶15溶于二氯甲烷制得聚乳酸溶液;使用聚乙烯醇作为表面活性剂,将聚乙烯醇溶解在去离子水中,配制成质量浓度为1~3%的聚乙烯醇水溶液作为水相溶液;通过注射泵分别将聚乳酸溶液和水相溶液以1∶5的流速比注入到微流控芯片的流道中,在流道的交汇点处,两种流体相互作用,聚乳酸溶液在水相溶液的作用下形成液滴,进而在表面张力作用下收缩形成微腔室,制得含有微腔室的聚乳酸;

将含微腔室的聚乳酸、无水氯化钙、有机溶剂按质量比10∶1∶100均匀混合,在30~35℃、40~50kHz超声30min后,40℃干燥6h得到填充无水氯化钙的聚乳酸;再将聚乙烯醇与乙二醇共聚物、填充无水氯化钙的聚乳酸、催化剂、有机溶剂按质量比10∶5∶0.5∶150混合,在30~35℃下、300~400rpm搅拌4~6h后,静电纺丝2~6h,40℃下干燥6h,得到自制复合纳米纤维;

(3)将300~400重量份的水泥、600~800重量份的砂、1100~1300重量份的石、160~200重量份的水、5重量份的外加剂,3~5重量份自制仿生蜘蛛丝固体、3~5重量份自制复合纤维、60~100重量份掺和料以500rpm搅拌均匀,即可制得抗裂抗冻纤维复合混凝土;

步骤(1)所述光响应性纳米材料为直径为20nm的硫化钼颗粒;

步骤(1)所述“光照30min-静置90min”矿化循环和“沉积-吸附”方式为在上述光照参数下,光照矿化液30min,诱导矿化方向,静置90min使其矿化生长以此循环4~6次直至形成蜂窝状矿化层;将沉积了一层矿化层的仿生蜘蛛丝放入新的纺丝溶液中吸附一层新的仿生蜘蛛丝层,形成“纤维-矿化层-纤维”的三明治结构的仿生蜘蛛丝。

2.根据权利要求1所述的一种抗裂抗冻纤维复合混凝土,其特征在于,步骤(1)所述仿生蜘蛛丝的直径为10nm。

3.根据权利要求1所述的一种抗裂抗冻纤维复合混凝土,其特征在于,步骤(1)所述微生物为巴氏芽孢八叠球菌。

4.根据权利要求1所述的一种抗裂抗冻纤维复合混凝土,其特征在于,步骤(2)所述含微腔室的聚乳酸的分子量为100000~150000,微腔室粒径为20µm。

5.根据权利要求1所述的一种抗裂抗冻纤维复合混凝土,其特征在于,步骤(2)所述有机溶剂为体积比3∶1的二氯甲烷与N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂。

6.根据权利要求1所述的一种抗裂抗冻纤维复合混凝土,其特征在于,步骤(2)所述聚乙烯醇与乙二醇共聚物的分子量为5000~10000,纳米级。

7.根据权利要求1所述的一种抗裂抗冻纤维复合混凝土,其特征在于,步骤(2)所述催化剂为对甲苯磺酸。

8.根据权利要求1所述的一种抗裂抗冻纤维复合混凝土,其特征在于,步骤(2)所述自制复合纳米纤维的粒径为50nm。