The preparation method of phenolic resin sheet reinforced by graphene and aramid fibers includes the following steps: weighing graphene powder into acetone solution to prepare suspension; mixing poly (aryl ether ketone), epoxy resin and phenolic resin according to the weight of 1:1:8 and heating them to melt and adding suspension to form graphene phenolic resin composite solution; drying aramid fibers and adding stone. The phenolic resin composite solution is fully infiltrated to form slurry. The slurry is poured into the plate to make the mold. After three stages of gelation, solidification and aging, the plate is formed. The loading force and resistivity curve are measured by digital resistance instrument, and the pressure sensing calibration of the plate is completed. According to the characteristics of graphene resistivity change under pressure, the glass fiber reinforced phenolic resin sheet which can be electrically heated, sensitive to pressure change and can be monitored in real time is fabricated. Under the premise of keeping its density small and strength high, the produced sheet has bigger modulus and stronger wear resistance.
【技术实现步骤摘要】
石墨烯和芳纶纤维混合增强酚醛树脂板材的制作方法
本专利技术属于聚合物基纳米和芳纶纤维
,具体涉及一种具有加热与应力感知功能的石墨烯和芳纶纤维混合增强酚醛树脂板材的制作方法。
技术介绍
芳纶纤维具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、质量轻等优良性能,其中比刚度是钢的5—6倍,模量是钢丝和玻璃纤维的2—3倍,韧性是钢丝的2倍,而密度仅为钢丝的1/5左右。在国防,航空航天、汽车轻量化等方面具有不可替代的作用。酚醛树脂是由人工合成的一类高分子聚合物。勒醛树脂在产品的成型加工中,由于其良好的耐热性,原料成本低,同其他原料相比有较好的经济效益。采用环氧改性后,酚醛树脂的性能进一步提高。芳纶纤维增强酚醛树脂复合材料板材是目前应用最广泛的复合材料之一,具有密度小、强度高等优点,可设计性强,是广泛应用于国民经济和国防建设中的一种重要复合材料板材。但该复合材料板导电性能差,不能通电加热,在寒冷气候中使用受到一定限制。板受到的荷载不能自感知,特殊条件下安全性存在隐患。石墨烯作为一种纳米碳材料,在常温下石墨烯的电子迁移率超过15000cm2/(V·S),而电阻率只约10-6Ω·cm,为目前电阻率最小的材料;石墨烯具有优异的热导性能,其导热系数可高达5300W/m·K,远高于碳纳米管和金刚石。石墨烯既具有高强度、高弹模和强韧性等力学性能,又具有优异的导热、导电、电磁等功能性能而赋予酚醛树脂基芳纶纤维增强复合材料功能/智能性能。随着石墨烯价格的大幅度下降,将石墨烯应用于复合材料领域无疑具有重大应用前景。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的不足之处,提供一种在保持其密度小、 ...
【技术保护点】
1.石墨烯和芳纶纤维混合增强酚醛树脂板材的制作方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)、将石墨烯经过机硅烷修饰后形成石墨烯粉末;(2)、称量一定重量的石墨烯粉末分批加入到丙酮溶液中,然后将其置于超声仪中对混合溶液超声处理,制备成分散均匀的悬浮液;(3)、将聚芳醚酮、环氧树脂、酚醛树脂按照1:1:8的重量比称量备用;(4)、将称量好的聚芳醚酮与环氧树脂混合,将混合物在一定温度下熔融得预聚体,然后将预聚体用粉碎机打成粉末,并通过80目的细筛;用搅拌机将预聚体粉末和已称量的酚醛树脂混合形成酚醛树脂混合物,加热至软化温度以上,使酚醛树脂混合物处于熔融流动状态;(5)、将熔融的酚醛树脂混合物加入悬浮液中,使用搅拌机慢速搅拌后再快速搅拌至混合均匀,形成石墨烯酚醛树脂复合液;(6)、采用超临界CO2改性的芳纶纤维,将芳纶纤维经丙酮、去离子水各清洗12小时,于110℃下烘干后,放入微波等离子体化学气相沉积装置反应室,将反应室抽真空,使其真空度小于10Pa,然后通入放电气体抽真空,如此反复三次纯化反应室中的气体;保持反应室中放电气体压强为40~50 Pa,在70W电能下进行等离子处理;处理后的芳纶纤维放入 ...
【技术特征摘要】
1.石墨烯和芳纶纤维混合增强酚醛树脂板材的制作方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)、将石墨烯经过机硅烷修饰后形成石墨烯粉末;(2)、称量一定重量的石墨烯粉末分批加入到丙酮溶液中,然后将其置于超声仪中对混合溶液超声处理,制备成分散均匀的悬浮液;(3)、将聚芳醚酮、环氧树脂、酚醛树脂按照1:1:8的重量比称量备用;(4)、将称量好的聚芳醚酮与环氧树脂混合,将混合物在一定温度下熔融得预聚体,然后将预聚体用粉碎机打成粉末,并通过80目的细筛;用搅拌机将预聚体粉末和已称量的酚醛树脂混合形成酚醛树脂混合物,加热至软化温度以上,使酚醛树脂混合物处于熔融流动状态;(5)、将熔融的酚醛树脂混合物加入悬浮液中,使用搅拌机慢速搅拌后再快速搅拌至混合均匀,形成石墨烯酚醛树脂复合液;(6)、采用超临界CO2改性的芳纶纤维,将芳纶纤维经丙酮、去离子水各清洗12小时,于110℃下烘干后,放入微波等离子体化学气相沉积装置反应室,将反应室抽真空,使其真空度小于10Pa,然后通入放电气体抽真空,如此反复三次纯化反应室中的气体;保持反应室中放电气体压强为40~50Pa,在70W电能下进行等离子处理;处理后的芳纶纤维放入石墨烯酚醛树脂复合液中充分浸润形成浆料;(7)、将正电极和负电极分别埋设在板材制作模具内侧壁的对角位置,留出接线端子;(8)将步骤(6)中的浆料倒入板材制作模具内,采用振动法排出气泡,直到达到设计厚度;(9)、浆料在板材制作模具内依次经过凝胶、固化和熟化三个阶段后形成板材,正电极和负电极粘附到板材上并与板材一体脱模;(10)、将板材放置一定时间后,按照一定的支撑方法,采用中心加载法对板材进行加载压力,正电极和负电极连接数字电阻仪,数字电阻仪测量出加载力与电阻率变化曲线,完成该板材压力传感标定测量。2.根据权利要求1所述的石墨烯和芳纶纤维混合增强酚醛树脂板材的制作方法,其特征在于:步骤(2)中的石墨烯粉末的重量为步骤(4)中熔融的酚醛树脂混合物重量的0.3%。3.根据权利要求1所述的石墨烯和芳纶纤维混合增强酚醛树脂板材的制作方法,其特征在于:步骤(1)中采用先掺法加入石墨烯,石墨烯采用多层石墨烯,多层石墨烯原料的规格为直径<2μm、厚度为1-5nm、比表面积为500m2/g、密度2-2.25g/ml、导热系数>3000w/m·K、导电性>107S/m。4.根据权利要求2所述的石墨烯和芳纶纤维混合增强酚醛树脂板材的制作方法,其特征在于:熔融的酚醛树脂混合物的软化点在70°C及以下。5.根据权利要求1所述的石墨烯和芳纶纤维混合增强酚醛树脂板材的制作方法,其特征在于:步骤(4)中的石墨烯酚醛树脂复合液也可以用还原法制备;还原法制备石墨烯酚醛树脂复合液过程为:采...
【专利技术属性】
技术研发人员:李聚轩,李宏魁,王昂,龚云,牛洪英,
申请(专利权)人:黄河科技学院,
类型:发明
国别省市:河南,41
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。