[發明專利]高強、質輕的石墨烯/二氧化硅纖維復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 202011644073.6
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112625370B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 蔣家德;趙長洪;周偉;姜珂;楊穎
• 申請（專利權）人: 四川六九一二通信技術股份有限公司
• 主分類號: C08L23/20
• 分類號: C08L23/20;C08L23/06;C08L75/04;C08L27/06;C08L77/06;C08L23/12;C08L55/02;C08K3/36;C08K7/10
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 張串串

本發明公開了高強、質輕的石墨烯/二氧化硅纖維復合材料的制備方法，屬于新材料技術領域，包括如下步驟：硅酸四乙酯與3?氨基丙基三乙氧基硅烷混合，并調節pH值，反應得溶液1，將溶液1加入到氧化石墨烯的乙醇和水混合溶液中，反應得氧化石墨烯/SiO₂復合顆粒；取氧化石墨烯/SiO₂復合材料放入石英器皿中，后置于充滿惰性氣體保護的馬弗爐中，獲得石墨烯/SiO₂纖維的復合材料；將高分子材料加入到擠出機中，在擠出機的后端，加入石墨烯/SiO₂纖維的復合物料，獲得成品。因石墨烯與SiO₂纖維的共價鍵合以及協同增強，獲得的材料具有高強、輕質、耐磨且耐候等的特性，可以應用于汽車及線纜領域中。

技術領域

高強、質輕的石墨烯/二氧化硅纖維復合材料的制備方法，本發明屬于新材料技術領域，具體涉及石墨烯二氧化硅纖維復合材料技術領域。

背景技術

隨著汽車工業及電纜行業的發展，環保、資源、能源等幾大因素促使輕量化走上日程。節省資源和減少對環境的污染是其迫切需要解決的兩大問題，在輕量化的大勢所趨下，具有一定強度和剛度并輕質化的新材料應運而生。而塑料制品具有良好的性能、低廉的價格、簡單的加工工藝。目前的輕量化技術主要是采用輕質的纖維用于增強和減重，具有一些特定優異的性能：材料輕質化，能最大限度的降低結構自重；可加工性好，適合形狀復雜部件加工；塑料制品彈性變形大等優勢。主要的纖維包括了碳纖維、植物纖維、有機纖維和玻璃纖維等。但是使用該種方式的技術基本已經走到盡頭了，且采用連續纖維增強的工藝較復雜且不適用于注塑、二次回收利用困難等等問題。

石墨烯是一種由碳經過sp²雜化以后組成具有一個原子層厚度的二維材料，其具備優異的力、熱、光、電等性能，此外還具有高達2600m²/g的超高比表面積和100倍于鋼的超高強度，且具有很好的柔韌性和伸展性。因而，石墨烯是一種理想和輕質的增強材料。但是，石墨烯做為一種具有很大的徑厚比，在加工的過程極容易出現片層的卷曲、二次跺疊等問題，而這些情況在高分子材料中就是缺陷，因而到目前為止，石墨烯應用在高分子材料中具有很大的問題。

發明內容

本發明的目的在于：提供高強、質輕的石墨烯/二氧化硅纖維復合材料的制備方法，以解決現有的由于在加工的過程極容易出現片層的卷曲、二次跺疊等問題，導致石墨烯應用于高分子材料具有很大問題的缺陷。

本發明采用的技術方案如下：

高強、質輕的石墨烯/二氧化硅纖維復合材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟1、硅酸四乙酯與3-氨基丙基三乙氧基硅烷混合，并調節pH值，反應得溶液1，將溶液1加入到氧化石墨烯的乙醇和水混合溶液中，反應得氧化石墨烯/SiO₂復合顆粒；

步驟2、取氧化石墨烯/SiO₂復合材料放入石英器皿中，后置于充滿惰性氣體保護的馬弗爐中，溫度控制在400-2000℃，燒結時間為0.5-5h，獲得石墨烯/SiO₂纖維的復合材料；

步驟3、將高分子材料加入到擠出機中，在擠出機的后端，待高分子材料完全塑化以后，加入石墨烯/SiO₂纖維的復合材料，獲得石墨烯/SiO₂協同增強的復合材料成品。