石墨烯涂覆的复合玻璃纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯涂覆的复合玻璃纤维的制备方法，包括如下步骤:(1)配置摩尔浓度为8mol/L的氢氧化钠溶液，将玻璃纤维放入氢氧化钠溶液中，超声波处理20-60min，得到表面粗糙化的玻璃纤维；(2)配置质量百分浓度为1-5％的硅烷偶联剂KH570溶液，溶剂为水或二甲基亚砜，并将经步骤(1)处理的玻璃纤维加入溶液中浸渍5-15min，期间缓慢搅拌，取出烘干；(3)配置浓度为0.3-1.2mg/ml的石墨烯溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；(4)将步骤(3)配制的石墨烯溶液通过浸渍、喷涂或水热方法将石墨烯涂覆在经步骤(2)处理的玻璃纤维表面，烘干，制得石墨烯涂覆的复合玻璃纤维。本发明专利技术制备的复合玻璃纤维相较于普通的玻璃纤维在强度不下降的前提下具有更好的导热散热性能，可以广泛的应用于市场上导热材料的填充物，以增强材料的导热性能和机械强度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，包括如下步骤:(1)配置摩尔浓度为8mol/L的氢氧化钠溶液，将玻璃纤维放入氢氧化钠溶液中，超声波处理20-60min，得到表面粗糙化的玻璃纤维；(2)配置质量百分浓度为1-5％的硅烷偶联剂KH570溶液，溶剂为水或二甲基亚砜，并将经步骤(1)处理的玻璃纤维加入溶液中浸渍5-15min，期间缓慢搅拌，取出烘干；(3)配置浓度为0.3-1.2mg/ml的石墨烯溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；(4)将步骤(3)配制的石墨烯溶液通过浸渍、喷涂或水热方法将石墨烯涂覆在经步骤(2)处理的玻璃纤维表面，烘干，制得石墨烯涂覆的复合玻璃纤维。本专利技术制备的复合玻璃纤维相较于普通的玻璃纤维在强度不下降的前提下具有更好的导热散热性能，可以广泛的应用于市场上导热材料的填充物，以增强材料的导热性能和机械强度。【专利说明】
本专利技术涉及到表面涂层
，具体涉及一种将石墨烯涂覆在玻璃纤维上的复合材料的制备方法。本专利技术利用石墨烯作为导热增强材料涂敷在玻璃纤维表面。
技术介绍
目前随着电子科技不断的迅速发展，大功率电池作为能源体的机件也越来越多，所以具有高导热和散热效率的材料备受关注，如何提高散热材料的导热散热率，缩小其所占据的空间，增大材料的刚度、硬度是导热材料领域一直关注的问题。 石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种只有一个碳原子厚度的二维材料。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈.海姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在。石墨烯是为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。 玻璃纤维绝缘性能好绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高，利用三维编制可塑造其存在的形态，作为填充材料，可以增强基材的抗压性、抗拉性、抗冲击性。利用与大功率电池外包装板材的填充材料，可以大大增加其机械性能。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，根据本专利技术的实施例，希望提出一种具有较高导热效率，具有一定机械强度的，可作为填充材料的复合玻璃纤维的制备方法。本专利技术通过将石墨烯涂敷在玻璃纤维表面，制得的复合材料相比较于现阶段产品，实用性更广，效率更高，弥补了传统材料的诸多缺点。 根据实施例，本专利技术提供的一种，其创新点在于，包括如下步骤: (I)配置摩尔浓度为2_13mol/L的氢氧化钠溶液，将玻璃纤维放入氢氧化钠溶液中，超声波处理20-60min，得到表面粗糙化的玻璃纤维；经过表面处理的玻璃纤维表面被粗造化，具有更大的比表面积，且不损伤纤维本身的强度； (2)配置质量百分浓度为1-5%的硅烷偶联剂KH570溶液，溶剂为水或二甲基亚砜，并将经步骤(1)处理的玻璃纤维加入溶液中浸溃5-20min，期间缓慢搅拌，取出烘干；硅烷偶联剂KH570的加入可以提高后续步骤中石墨烯的涂覆效果，增强牢度； (3)配置浓度为0.3-1.2mg/ml的石墨烯溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；石墨烯作为玻璃纤维的涂覆材料，可以增强玻璃纤维的导热性能；石墨烯的来源包括各种物理化学制造方法。 (4)将步骤(3)配制的石墨烯溶液通过浸溃、喷涂或水热方法将石墨烯涂覆在经步骤(2)处理的玻璃纤维表面，烘干，制得石墨烯涂覆的复合玻璃纤维。 根据一个实施例，本专利技术前述中，步骤(1)中，超声处理的振荡频率为35KHZ或40KHZ。 根据一个实施例，本专利技术前述中，步骤(4)中，通过水热方法涂覆时，将步骤(2)和步骤(3)配置的溶液按照体积比1:2.5-8的比例混合，加入聚四氟乙烯的反应釜中，将经步骤(2)处理的玻璃纤维加入反应釜中，在80-160°C下保温15-35min。 根据一个实施例，本专利技术前述中，步骤(4)中，通过浸溃处理时,将石墨烯溶液加入烧杯中，将将经步骤(2)处理的玻璃纤维加入其中，浸溃5-15min并缓慢搅拌。 根据一个实施例，本专利技术前述中，步骤(4)中，通过喷涂处理时，将石墨烯溶液加入喷涂装置中，将经步骤(2)处理的玻璃纤维卷绕喷涂O 根据实施例，本专利技术前述方法制得的石墨烯涂覆的复合玻璃纤维，其直径为60tex— 120tex。 相对于现有技术，本专利技术方法中，复合纤维的主体骨架为玻璃纤维，石墨烯作为表面涂覆材料；复合纤维前驱体需要经过氢氧化钠前处理，并通过后期处理得到最终产品；后期处理方法包括超声波震荡、加热、机械搅拌、机械震荡、清洗、干燥、煅烧；随后的实施例将证明，本专利技术方法制得的复合玻璃纤维同时具有高导热效率和高机械强度，玻璃纤维作为基地具有优越的抗拉伸性能，并选用石墨烯作为涂层材料增强玻璃纤维的导热性。 本专利技术利用涂覆石墨烯的技术制备了具有高导热效率的玻璃纤维。通过涂层技术在玻璃纤维表面形成一层石墨烯涂层，有效地提高了玻璃纤维的导热散热效率；另外以玻璃纤维为基材，使复合材料拥有了高强度，高耐热性等优点。在此基础上，复合玻璃纤维可以作为注塑材料的填充物，以增加板材、块材的机械性能。实验证明，本专利技术制备的复合玻璃纤维相较于普通的玻璃纤维在强度不下降的前提下具有更好的导热散热性能。本专利技术方法制得的复合玻璃纤维具有制备简单、导热效率高，机械强度高、耐高温、耐腐蚀性的优点，可以广泛的应用于市场上导热材料的填充物，以增强材料的导热性能和机械强度。 【具体实施方式】 下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。这些实施例应理解为仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的保护范围。在阅读了本专利技术记载的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本专利技术权利要求所限定的范围。 实施例1 使用浸溃法将还原氧化石墨烯涂敷在玻璃纤维上以制备复合玻璃纤维材料。 (I)配置8mol/L的氢氧化钠溶液，将线密度为IlOtex的玻璃纤维至于其中，对玻璃纤维进行表面预处理，将玻璃纤维放入氢氧化钠溶液中用振荡频率为35KHz超声波处理60min,得到表面粗糙化的玻璃纤维； (2)配置浓度为I %的硅烷偶联剂KH570-水溶液，并将玻璃纤维加入溶液中浸溃1min,取出烘干； (3)按照浓度为1.2mg/ml的浓度配置还原氧化石墨烯-丙酮溶液中，作为涂覆用溶液； (4)将(3)步中加入配置好的还原氧化石墨烯溶液10ml加入烧杯中，将处理过的玻璃纤维加入其中，浸溃5min并缓慢搅拌，期间避免纤维缠结，影响涂覆效果。 (5)取出玻璃纤维烘干，得到涂覆好的复合纤维。 按照通常方法测定玻璃纤维、在实施例1中不使用硅烷偶联剂制得的复合纤维(其余条件不变)和实施例1制得的复合纤维三者的导热系数和抗拉强度，如表1所示。 实施例2 使用浸溃法将还原氧化石墨烯涂敷在玻璃纤维上以制备复合玻璃纤维材料。 (I)配置摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液，将玻璃纤维放入氢氧化钠溶液中，振荡频率为35KHz的超声波处理20-60min，得到表面粗糙化的玻璃纤维； (2)配置质量百分浓度为1%的硅烷偶联剂KH570溶液，溶剂为水，并将经步骤(1)处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯涂覆的复合玻璃纤维的制备方法，其特征是，包括如下步骤:(1)配置摩尔浓度为2‑13mol/L的氢氧化钠溶液，将玻璃纤维放入氢氧化钠溶液中，超声波处理20‑60min，得到表面粗糙化的玻璃纤维；(2)配置质量百分浓度为1‑5％的硅烷偶联剂KH570溶液，溶剂为水或二甲基亚砜，并将经步骤(1)处理的玻璃纤维加入溶液中浸渍5‑20min，期间缓慢搅拌，取出烘干；(3)配置浓度为0.3‑1.2mg/ml的石墨烯溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；(4)将步骤(3)配制的石墨烯溶液通过浸渍、喷涂或水热方法将石墨烯涂覆在经步骤(2)处理的玻璃纤维表面，烘干，制得石墨烯涂覆的复合玻璃纤维。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹湘坪，李晓强，傅伟铮，
申请(专利权)人：杭州杭复新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33