一种石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障的制备方法，该方法为：一、采用短切炭纤维、炭粉、石墨粉、硼粉、树脂作为主要原材料，并添加适量的石墨烯材料；二、按一定比例配置炭纤维混合物；三、压制固化成型；四、炭化处理；五、树脂溶液浸渍、固化、炭化处理；六、机械加工后，制得石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障。本发明专利技术采用炭纤维作为骨架、树脂炭基体、炭粉作为增强体、石墨粉作为润滑剂、硼粉的耐磨性以及石墨烯具有高强度、高导电性以及高导热性能等特点的炭/炭公路声屏障，具有防水、防火、抗老化、抗冲击能力好，用材低能耗、环保、废弃后对环境无污染，在使用过程中，隔音效果好等优点。

Preparation of a Graphene Modified Carbon Fiber Composite Highway Noise Barrier

The invention discloses a preparation method for road noise barrier of graphene modified carbon fiber composite material, which includes: 1. using short-cut carbon fiber, carbon powder, graphite powder, boron powder and resin as main raw materials and adding appropriate amount of graphene material; 2. configuring carbon fiber mixture in a certain proportion; 3. pressing and solidifying moulding; 4. carbonization treatment; 5. resin solution; Impregnating, curing and carbonizing treatment. 6. After mechanical processing, the road noise barrier of graphene modified carbon fiber composite material was prepared. The invention adopts carbon fibers as skeleton, resin carbon matrix, carbon powder as reinforcement, graphite powder as lubricant, wear resistance of boron powder and carbon/carbon road sound barrier with high strength, high conductivity and high thermal conductivity of graphene, which has water-proof, fire-proof, anti-aging, good impact resistance, low energy consumption, environmental protection and no pollution to the environment after abandonment. In the process of use, the sound insulation effect is good and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障的制备方法
本专利技术属于新材料领域，具体涉及一种耐腐蚀、抗老化、低密度复合材料公路声屏障。
技术介绍
声屏障，主要用于公路、高速公路、高架复合道路和其它噪声源的隔声降噪。分为纯隔声的反射型声屏障，和吸声与隔声相结合的复合型声屏障，后者是更为有效的隔声方法。指的是为减轻行车噪声对附近居民的影响而设置在铁路和公路侧旁的墙式构造物。随着中国经济的高速发展、城市化进程的不断加快，高速公路、铁路、城市轨道交通等交通方式得到快速发展，这些道路在建造时难免要穿过人口集中的居住区，所产生的交通噪声给道路附近居民的工作、生活、学习带来了一定的干扰。全国环境监测结果表明：道路交通噪声中约有17%的城市属于中度污染、49%的城市属轻度污染，建立声屏障解决交通噪声污染成为城市道路噪声控制的主要方式。在声源和接收者之间插入一个设施，使声波传播有一个显著的附加衰减，从而减弱接收者所在的一定区域内的噪声影响，这样的设施就称为声屏障。分为交通隔音屏障、设备噪音衰减隔音屏障、工业厂界隔音屏障、公路和高速公路上是使用各类型声屏障最多的地方。声屏障主要由钢结构立柱和吸隔声屏板两部分组成，立柱是声屏障的主要受力构件，它通过螺栓或焊接固定在道路防撞墙或轨道边的预埋钢板上；吸隔声板是主要的隔声吸声构件，它通过高强弹簧卡子将其固定在H型立柱槽内，形成声屏障。声屏障的设计已较为充分地考虑了高架高速道路、城市轻轨、地铁的风载、交通车辆的撞击安全和全天候的露天防腐问题。它外形美观大方，制作精致，运输、安装方便，造价低，使用寿命长，特别适用于高架高速道路和城市轻轨、地铁的防噪声使用，是现代化城市最理想的隔声降噪设施。对声屏障的要求主要有以下几个方面：（1）隔声量大；（2）吸声系数高；（3）耐侯耐久性；（4）轻便，吸音板系列产品具有自重轻特点，可减轻高架轻轨、高架路的承重负荷，可降低结构造价；（5）防火；（6）高强度；（7）耐用，产品设计充分地考虑道路的风载、交通车辆的撞击安全和全气假的露天防腐。现有的公路声屏障材多采用有机、无机纤维、海绵、发泡板等制成，具有以下缺点：防水、防火、抗老化、抗冲击能力差，用材高能耗不环保、废弃后对环境有污染，在使用过程中，隔音效果差，同时无法阻断较低频率的噪音，造成实用效果不佳。因此，为解决上述问题，特提供一种新的技术方案来满足需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，以解决现有重载汽车刹车片热传递和耐热性差，材料不稳定导致刹车片摩擦系数不稳定的技术问题，利用石墨烯具有高强度、高导电性以及高导热性能的特点，而提供一种工艺简单、致密效果好、机械强度高、耐磨性和耐热性优异的炭/炭重载汽车刹车片的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一：采用短切炭纤维、炭粉、石墨粉、硼粉、树脂作为主要原材料，并添加适量的石墨烯材料。步骤二：将步骤一中材料按比例称取好后在搅拌罐中进行搅拌，搅拌时间为1h-10h。步骤三：将步骤二中混合料置于钢模具中，在多层压机上压制成型，压力为0.5Mpa-40Mpa。步骤四：将步骤三中压制成型的半成品置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为700℃-1000℃。步骤五：将步骤四中炭化处理后的半成品进入树脂槽中，进行加压浸渍，压力为0.5MPa-4.0MPa下进行浸渍2h-10h，然后进行固化处理，固化温度为100℃-180℃，出炉后转炭化炉炭化处理，炭化温度为700℃-1000℃。步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障。上述的一种石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的短切炭纤维长度为2mm-20mm，炭粉的颗粒大小为100目以下，石墨粉的颗粒大小为100目以下，硼粉颗粒大小为500目以下，树脂为环氧树脂或酚醛树脂。上述的一种石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的炭纤维重量百分比为10wt%-60wt%，炭粉重量百分比为5wt%-15wt%，石墨粉重量百分比为1wt%-10wt%，硼粉重量百分比为0.1wt%-5wt%，树脂重量百分比为10wt%-50wt%，石墨烯添加量为0.05wt%-1.0wt%。上述的一种石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障的制备方法，其特征在于，步骤三中所述的压制固化工艺，升温速率为5℃/h-50℃/h，固化温度为100℃-180℃，保温时间为0.5h-5.0h。上述的一种石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障的制备方法，其特征在于，步骤四中所述的炭化升温速率为5℃/h-50℃/h，保温时间为1.0h-5.0h。上述的一种石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障的制备方法，其特征在于，步骤五中所述的固化升温速率为5℃/h-50℃/h，保温时间为1.0h-5.0h，炭化升温速率为2℃/h-30℃/h，保温时间为1.0h-5.0h。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、与传统公路声屏障的制备技术相比，本专利技术采用炭纤维作为骨架、树脂炭基体、炭粉作为增强体、石墨粉作为润滑剂、硼粉的耐磨性以及石墨烯具有高强度、高导电性以及高导热性能等特点，制备的的炭/炭公路声屏障，具有防水、防火、抗老化、抗冲击能力好，用材低能耗、环保、废弃后对环境无污染，在使用过程中，隔音效果好等优点。2、本专利技术工艺简单，隔音效果好，并且易于大批量生产，可按照不同要求将材料随意进行加工切割成型。附图说明图1是本专利技术制备石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障的工艺流程框图。具体实施方式实施例1步骤一：采用短切炭纤维、炭粉、石墨粉、硼粉、树脂作为主要原材料，并添加适量的石墨烯材料，短切炭纤维长度为2mm，炭粉的颗粒大小为120目，石墨粉的颗粒大小为120目，硼粉颗粒大小为600目，树脂为环氧树脂。步骤二：将步骤一中材料按比例称取好后在搅拌罐中进行搅拌，炭纤维重量百分比为20wt%，炭粉重量百分比为20wt%，石墨粉重量百分比为10wt%，硼粉重量百分比为5wt%，树脂重量百分比为44.95wt%，石墨烯添加量为0.05wt%，搅拌时间为1h。步骤三：将步骤二中混合料置于钢模具中，在多层压机上压制成型，压力为0.5Mpa，固化升温速率为5℃/h，固化温度为100℃，保温时间为0.5h。步骤四：将步骤三中压制成型的半成品置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为700℃，炭化升温速率为5℃/h，保温时间为1.0h。步骤五：将步骤四中炭化处理后的半成品进入树脂槽中，进行加压浸渍，压力为0.5MPa下进行浸渍2h，然后进行固化处理，固化温度为100℃，固化升温速率为5℃/h，保温时间为1.0h，出炉后转炭化炉炭化处理，炭化温度为700℃，炭化升温速率为2℃/h，保温时间为1.0h。步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障。实施例2步骤一：采用短切炭纤维、炭粉、石墨粉、硼粉、树脂作为主要原材料，并添加适量的石墨烯材料，短切炭纤维长度为10mm，炭粉的颗粒大小为200目，石墨粉的颗粒大小为200目，硼粉颗粒大小为700目，树脂为酚醛树脂。步骤二：将步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一：采用短切炭纤维、炭粉、石墨粉、硼粉、树脂作为主要原材料，并添加适量的石墨烯材料；步骤二：将步骤一中材料按比例称取好后在搅拌罐中进行搅拌，搅拌时间为1h‑10h；步骤三：将步骤二中混合料置于钢模具中，在多层压机上压制成型，压力为0.5Mpa‑40 Mpa；步骤四：将步骤三中压制成型的半成品置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为700℃‑1000℃；步骤五：将步骤四中炭化处理后的半成品进入树脂槽中，进行加压浸渍，压力为0.5MPa‑4.0MPa下进行浸渍2h‑10h，然后进行固化处理，固化温度为100℃‑180℃，出炉后转炭化炉炭化处理，炭化温度为700℃‑1000℃；步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一：采用短切炭纤维、炭粉、石墨粉、硼粉、树脂作为主要原材料，并添加适量的石墨烯材料；步骤二：将步骤一中材料按比例称取好后在搅拌罐中进行搅拌，搅拌时间为1h-10h；步骤三：将步骤二中混合料置于钢模具中，在多层压机上压制成型，压力为0.5Mpa-40Mpa；步骤四：将步骤三中压制成型的半成品置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为700℃-1000℃；步骤五：将步骤四中炭化处理后的半成品进入树脂槽中，进行加压浸渍，压力为0.5MPa-4.0MPa下进行浸渍2h-10h，然后进行固化处理，固化温度为100℃-180℃，出炉后转炭化炉炭化处理，炭化温度为700℃-1000℃；步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性炭纤维复合材料公路声屏障的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的短切炭纤维长度为2mm-20mm，炭粉的颗粒大小为100目以下，石墨粉的颗粒大小为100目以下，硼粉颗粒大小为500目以下，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马开梅，何平伟，
申请(专利权)人：兴化市精密铸锻造产业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32