一种环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于树脂材料制备技术领域，具体涉及一种环氧树脂‑玻璃纤维‑石墨烯复合材料及其制备方法。本发明专利技术将石墨烯和玻璃纤维配合使用，用于提升环氧树脂材料的耐热能和强度性能。实施例结果表明，本发明专利技术提供的环氧树脂‑玻璃纤维‑石墨烯复合材料采用DIN磨耗机，按GB9867‑88标准测试磨损值为0.13mm

A kind of epoxy resin-glass fiber-graphene composite material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料及其制备方法
本专利技术属于树脂材料制备
，具体涉及一种环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
环氧树脂是由人工合成的一类高分子聚合物，为粘稠液体或加热可软化的固体，受热时通常有熔融或软化的温度范围，在外力作用下可呈塑性流动状态，且生产环氧树脂的原料来源丰富，成本易于控制。环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，由于分子结构中含有活泼的环氧基团，因此，可以与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网格结构的高聚物，具有良好的物理和化学性能，制品尺寸稳定性好，可用于制备多种形状的材料。随着工业生产的不断发展，对生产材料的性能需要也不断提高。纯环氧树脂材料已经无法满足应用需要，需要通过纤维类增强剂对环氧树脂材料进行改性增强。纤维改性后的环氧树脂复合材料已经具有优异的质轻性能，但材料的耐磨性能不理想，影响了材料的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料及其制备方法，本专利技术提供的环氧树脂复合材料具有优异的耐磨性能，使用寿命较长，可满足石油工业生产工况对材料性能的需求。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供了一种环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料，包括以下质量份的组分：环氧树脂25～30份、石墨烯0.2～0.7份、玻璃纤维67～70份和添加剂。优选的，所述石墨烯包括改性石墨烯或还原氧化石墨烯；所述改性石墨烯由二环己基碳二亚胺和3-氨丙基三乙氧基硅烷对石墨烯原料改性得到。优选的，所述改性石墨烯的制备方法包括：将石墨烯原料、二环己基碳二亚胺和3-氨丙基三乙氧基硅烷混合，得到混合料；将所述混合料依次进行超声混合、静置保温、冷却、分离和干燥，得到改性石墨烯。优选的，所述玻璃纤维由玻璃纤维原料通过粗化处理和/或敏化-活化处理得到。优选的，所述粗化处理用粗化液包括氢氧化钠，粗化处理的温度为50～65℃，粗化处理的时间为25～35min。优选的，所述敏化-活化处理用敏化液包括SnCl2、盐酸和水，敏化的温度为30～40℃，敏化的时间为15～25min。优选的，所述敏化-活化处理用活化液包括硝酸银和氨水，活化的温度为25～35℃，活化的时间为15～25min。本专利技术还提供了上述技术方案所述环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)提供包括环氧树脂、添加剂和石墨烯的混合熔料；(2)将所述步骤(1)的混合熔料与玻璃纤维混合，得到浇筑料；(3)将所述步骤(2)的浇筑料依次进行浇筑和固化，得到环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料。优选的，所述步骤(1)中，石墨烯为改性石墨烯时，混合熔料的制备方法包括：将环氧树脂和添加剂混合，得到树脂熔料；将所述树脂熔料与改性石墨烯分散液混合，得到混合熔料。石墨烯为还原氧化石墨烯时，混合熔料的制备方法包括：将环氧树脂、添加剂、丙二醇甲醚、二乙醇胺、醋酸溶液和水混合，得到含还原剂的树脂熔料；将所述含还原剂的树脂熔料与氧化石墨烯混合，保温后得到混合熔料本专利技术提供的环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料，包括以下质量份的组分：环氧树脂25～30份、石墨烯0.2～0.7份和玻璃纤维67～70份和添加剂。本专利技术以石墨烯和玻璃纤维为复合增强剂，提升环氧树脂复合材料的耐磨性。实施例结果表明，本专利技术提供的环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料采用DIN磨耗机，按GB9867-88标准测试磨损值为0.13mm3以下，耐磨性与市场普通玻璃纤维增强环氧树脂板材相比，提高了3倍，可用于石油工业生产领域。具体实施方式本专利技术提供了一种环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料，包括以下质量份的组分：环氧树脂25～30份、石墨烯0.2～0.7份、玻璃纤维67～70份和添加剂。以质量份计，本专利技术提供的环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料包括环氧树脂25～30份，优选为27～29.7份，更优选为29～29.7份。在本专利技术中，所述环氧树脂优选包括双酚A型聚酯树脂。在本专利技术中，所述环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料包括添加剂，所述添加剂与环氧树脂配套使用。在本专利技术中，所述添加剂优选包括引发剂、阻聚剂和阻燃剂。在本专利技术中，所述环氧树脂、引发剂、阻聚剂和阻燃剂的质量比优选为100∶(1.5～3)∶(0.4～0.6)∶(2～3)，更优选为100∶(2～2.5)∶(0.4～0.5)∶(2～2.5)，再优选为100∶2.5∶0.5∶2.5。在本专利技术中，所述引发剂优选包括过氧化苯甲酸叔丁酯；所述阻聚剂优选包括对苯醌；所述阻燃剂优选包括氧化镁。本专利技术对所述环氧树脂、引发剂、阻聚剂和阻燃剂的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本专利技术中，所述引发剂能够促进环氧树脂的交联固化反应，形成高分子结构的材料，而阻聚剂则能停止环氧树脂的聚合作用，防止过度聚合，二者配合作用为得到耐磨、耐热和高强度的复合材料。本专利技术利用阻燃剂，提升复合材料的阻燃性能，以确保复合材料使用的安全性。以所述环氧树脂的质量份为基准，本专利技术提供的环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料包括石墨烯0.2～0.7份，优选为0.3～0.6份，再优选为0.3～0.5份。在本专利技术中，所述石墨烯优选包括改性石墨烯或还原氧化石墨烯。在本专利技术中，所述改性石墨烯优选由二环己基碳二亚胺和3-氨丙基三乙氧基硅烷对石墨烯原料改性得到。本专利技术优选利用二环己基碳二亚胺和3-氨丙基三乙氧基硅烷对石墨烯原料进行改性，提高石墨烯与环氧树脂的亲和性，使得石墨烯能均匀分布在环氧树脂中。在本专利技术中，所述改性石墨烯的制备方法优选包括：将石墨烯原料、二环己基碳二亚胺和3-氨丙基三乙氧基硅烷混合，得到混合料；将所述混合料依次进行超声混合、静置保温、冷却、分离和干燥，得到改性石墨烯。本专利技术优选将石墨烯原料、二环己基碳二亚胺和3-氨丙基三乙氧基硅烷混合，得到混合料。在本专利技术中，所述石墨烯原料的直径优选＜2μm，更优选为0.1～1.5μm；所述石墨烯原料的厚度优选为1～5nm，更优选为2～3nm，所述石墨烯原料的比表面积优选为400～500m2/g，更优选为450～500m2/g；所述石墨烯原料的密度优选为2～2.25g/cm3；所述石墨烯原料的导热系数优选＞3000W/m·K，所述石墨烯原料的导电性优选＞107S/m。在本专利技术中，所述石墨烯原料、二环己基碳二亚胺和3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比优选为1∶(0.4～0.5)∶(400～500)，更优选为1∶0.5∶(450～500)。得到混合料后，本专利技术优选对所述混合料进行超声混合，所述超声混合的功率优选为80～120kW，更优选为100～105kW；所述超声混合的时间优选为1～1.5h，更优选为1～1.2h。超声混合后，本专利技术优选对超声混合后的物料进行静置保温，以使混合物料充分接触，促进二环己基碳二亚胺和3-氨丙基三乙氧基硅烷在石墨烯表面的接枝反应；所述静置保温的温度优选为70～75℃，更优选为72～75℃；静置保温的时间优选为20～24h，更优选为22～24h。静置保温后，本专利技术优选对静置保温后的物料进行冷却，所述冷却的方式优选为自然降温；所述冷却的终点温度优选为室温。冷却后，本专利技术优选对冷却后的物料进行固液分离，得到固体料。在本专利技术中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环氧树脂‑玻璃纤维‑石墨烯复合材料，包括以下质量份的组分：环氧树脂25～30份、石墨烯0.2～0.7份、玻璃纤维67～70份和添加剂。

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料，包括以下质量份的组分：环氧树脂25～30份、石墨烯0.2～0.7份、玻璃纤维67～70份和添加剂。2.如权利要求1所述的环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料，其特征在于，所述石墨烯包括改性石墨烯或还原氧化石墨烯；所述改性石墨烯由二环己基碳二亚胺和3-氨丙基三乙氧基硅烷对石墨烯原料改性得到。3.如权利要求1所述的环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料，其特征在于，所述改性石墨烯的制备方法包括：将石墨烯原料、二环己基碳二亚胺和3-氨丙基三乙氧基硅烷混合，得到混合料；将所述混合料依次进行超声混合、静置保温、冷却、分离和干燥，得到改性石墨烯。4.如权利要求1所述的环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维由玻璃纤维原料通过依次进行的粗化处理、敏化处理和活化处理得到。5.如权利要求4所述的环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料，其特征在于，所述粗化处理用粗化液包括氢氧化钠，粗化处理的温度为50～65℃，粗化处理的时间为25～35min。6.如权利要求4或5所述的环氧树脂-玻璃纤维-石墨烯复合材料，其特征在于，所述敏化处理用敏化液包括SnCl2、盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：李聚轩，牛洪英，
申请(专利权)人：河北纳格新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13