[發明專利]一種氧化石墨烯丙綸耐熱高強復合型材及其制備方法

在審

• 申請號: 201710138429.0
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN106947215A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 黃旭;張煒棟;陳志華
• 申請（專利權）人: 江蘇工程職業技術學院
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L23/12;C08K3/04;C08K7/12;C08K7/10;C08K7/14;C08K7/08;C08K5/54;C08J5/24
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 徐激波

技術領域

本發明屬于復合型材領域，具體涉及一種氧化石墨烯丙綸耐熱高強復合型材及其制備方法。

背景技術

從石墨烯發現那一天起，已經成為研究熱點，在超級電容、透明電極、海水淡化、太陽能電池、復合材料等領域有廣泛應用。石墨烯由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型蜂巢晶格，其結構單元為碳六元環，是一種只有單層碳原子厚度的二維材料。石墨烯具有優異的機械、電學和熱學性能。氧化石墨烯是石墨烯派生物，與石墨烯結構大體相同，氧化石墨烯含有羥基—OH、羧基—COOH、羰基C＝O等官能團，可以與其它化學基團進行共價反應。

聚丙烯纖維，簡稱丙綸，具有熔點低、耐化學腐蝕、熱變形溫度高等特點，是熱塑性復合材料的常用基體材料。氧化石墨烯丙綸耐熱高強復合型材可以克服單一聚合物的一些缺陷，賦予聚合物特殊的物化性能，改善聚合物的綜合性能，擴寬聚合物的應用領域。以期得到成型效果良好的丙綸基連續纖維增強機織復合材料。

發明內容

發明目的：本發明提供一種氧化石墨烯丙綸耐熱高強復合型材及其制備方法。

技術方案：一種氧化石墨烯丙綸耐熱高強復合型材，所述復合型材是氧化石墨烯丙綸基增強平紋組織復合樹脂材料，是氧化石墨烯丙綸基機平紋組織織布與纖維隔熱材料制成層連間隔結構復合平網，最終與樹脂復合材料制成的耐熱高強復合型材，其中，所述氧化石墨烯丙綸基機平紋組織織布采用氧化石墨烯丙綸長絲纖維，丙綸長絲纖維中氧化石墨烯重量百分比含量0.3-0.7％。

一種根據所述的氧化石墨烯丙綸耐熱高強復合型材的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、氧化石墨烯丙綸基機平紋組織織布制備：所述氧化石墨烯丙綸基機平紋組織織布采用氧化石墨烯丙綸長絲纖維，丙綸纖維中氧化石墨烯重量百分比含量0.3-0.7％，210D，24F；通過絡筒、并絲、捻絲、定型、整經、漿絲、并軸、穿結經、機織織造工序，以氧化石墨烯丙綸復絲為經緯紗線，織造經密45-55根/5cm，緯密30-40根/5cm的平紋組織，平方米克重為500-700g/㎡,厚度0.06-0.20mm；

步驟二、氧化石墨烯丙綸基增強平紋組織復合材料制備：將隔熱材料，制成幾種不同厚度與密度的平網，隔熱層平方米克重為150-220g/㎡,厚度0.10-0.25mm；將氧化石墨烯丙綸基機平紋組織織布覆于其上，采用干法成網、針刺加固的方法非織造網材；所述隔熱層材料為石棉、巖棉、玻璃纖維、硅酸鋁纖維、高硅氧纖維和氧化鋁纖維中的一種或幾種；

步驟三、多層氧化石墨烯丙綸基增強平紋組織復合材料制備：所述多層氧化石墨烯丙綸基增強平紋組織復合材料為兩層或兩層以上，主要目的為增加復合材料內部氧化石墨烯丙綸含量；通過針刺加固將氧化石墨烯丙綸基增強平紋組織復合材料進行正反2次針刺加固，針刺密度為90-130刺/cm²，針刺頻率220-280刺/min，第一次植針密度為2500枚/m，第二次植針密度為2500枚/m，針刺纖網的速度分別為1.8-2.0m/min；

步驟四、樹脂復合材料制備：所述樹脂復合材料為環氧樹脂，將環氧樹脂和固化劑按照質量比2：1稱取，在45-60℃下預熱10min，加入環氧樹脂質量分數3-5％硅烷偶合劑及質量分數3-5％氧化石墨烯N-甲基吡咯烷酮分散液(0.5％)，攪拌10min，45-60℃抽真空30-40min，去除環氧樹脂中氣泡；在環氧樹脂中依次加入環氧樹脂質量分數1-2％的促進劑、丙酮，攪拌混合均勻，將多層氧化石墨烯丙綸基增強平紋組織復合材料浸入，加入環氧樹脂質量分數40％的固化劑，充分攪拌均勻，45-60℃抽真空30-40min，去除氣泡；放入鼓風干燥箱中：常溫2h,然后溫度為95℃-120℃下4h進行固化,最終得到氧化石墨烯丙綸耐熱高強復合型材。

作為優化：所述步驟四中，加入的固化劑為脂肪胺類、芳香族、脂肪環類、改性胺類、酸酐類、低分子聚酰胺和潛伏性胺固化劑其中一種或幾種。

作為優化：所述步驟四中，加入的硅烷偶合劑為硅烷偶聯劑KH-560、硅烷偶聯劑A-172、復合型鋁鈦偶聯劑其中一種或幾種。

作為優化：所述步驟四中，加入的環氧促進劑為環氧促進劑XH-610、環氧促進劑DMP-30、巴斯夫E-6623、環氧固化促進劑EM-7604H其中一種或幾種。

有益效果：本發明的具體優勢如下：

1、本發明中的氧化石墨烯丙綸與傳統丙綸相比具有優異耐溫、傳熱、高強效果，抗沖擊性能也同時提高。