一种氧化石墨烯对玻璃微纤维膜断裂强度的增强技术制造技术

本发明专利技术公开了一种氧化石墨烯对玻璃微纤维膜断裂强度的增强技术。本发明专利技术以各种打浆度（细度）的微纤维玻璃棉和短切化纤等为成膜材料，氧化石墨烯为填充剂，通过共混法制备氧化石墨烯/玻璃微纤维膜。玻璃微纤维膜本身断裂强度低，因此氧化石墨烯的加入大大改善了膜的断裂强度等性能。氧化石墨烯/玻璃微纤维膜的制备方法和工艺流程简单易操作，成本低，制备出的膜性能优异，延长了膜的使用寿命，可用于超薄低温新材料等工业化领域。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯对玻璃微纤维膜断裂强度的增强技术
本专利技术属于改性玻璃微纤维膜的断裂强度的
，涉及一种超薄、低温、绝热的氧化石墨烯/玻璃微纤维膜的断裂强度的增强技术。
技术介绍
液氧、液氮、液氩、液氨、液态乙烯、液态二氧化碳、液化天然气（LNG）等在工业、农业、国防、科研、民生等领域发挥着重要的作用，但它们在运输或输送过程中需要保持低温状态，也就是需要高效低温绝热材料。然而，现有的低温绝热材料存在强度低、易断裂等缺陷，它会影响后续生产、导致产品使用寿命降低，从而限制了低温绝热材料的发展和应用。为了克服这一缺点，我们需要对膜进行改性来提高膜的断裂强度性能，从而提高产品的应用价值。氧化石墨烯作为新兴的二维纳米材料，具有优异的光电特性和机械特性，被越来越多的关注，由于其边缘和表面存在的诸多含氧官能团而使其比较轻松的分散在多种常用溶剂中，除此之外，氧化石墨烯还具有很强的界面润湿性，可以附着于其他物质表面，提升界面特性和机械强度。玻璃微纤维膜的改性方法主要有共混改性和表面改性两种方法。其中共混改性由于其操作简单成本低等优点被广泛应用。共混法制备玻璃微纤维膜是通过加入氧化石墨烯填料来提高膜的断裂强度性能。氧化石墨烯因其优异的机械性能已作为纳米填料提高膜的各种性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过共混法制备一种性能优异的氧化石墨烯/玻璃微纤维膜，该膜具有良好的绝热性、绝缘性、抗拉伸性和断裂强度高等优点。本专利技术的技术方案如下：一种氧化石墨烯/玻璃微纤维膜的制备是以玻璃微纤维为基质成膜材料，氧化石墨烯为增强填料，通过共混法制备而成的氧化石墨烯/玻璃微纤维膜。上述氧化石墨烯/玻璃微纤维膜的制备可分为以下步骤：（1）一定浓度的氧化石墨烯水分散液的制备首先利用改进Hummers法制备氧化石墨烯，然后配制一定浓度的氧化石墨烯水分散液备用；（2）氧化石墨烯/玻璃微纤维膜的制备首先按比例称取一定量的短切化纤和微纤维玻璃棉，将其分散于一定质量分数的PH=3的酸性氧化石墨烯水分散液中，搅拌一段时间后，再用水浴超声分散一定的时间得到均匀的铸膜液，量取一定量的铸膜液经真空抽滤得到滤膜，然后将滤膜放到烘箱中进行干燥处理，得到氧化石墨烯/玻璃微纤维膜；（3）膜断裂强度测试将制备好的氧化石墨烯/玻璃微纤维膜制备成测试样条，通过电子单纤维强力仪测试断裂强度。通过测试方法中的断裂强力法，在一定隔距和速度下测量拉伸得到伸长-强力曲线，从而得到膜断裂强度，来表征膜断裂性能的好坏。本专利技术的主要创新点：（1）加入新型的二维氧化石墨烯纳米填料，通过共混法制备高强度的氧化石墨烯/玻璃微纤维膜；（2）通过电子单纤维强力仪中的断裂强力法测得膜的伸长-强力曲线来表征膜的断裂性能的好坏。本专利技术的有益技术效果为：本专利技术的一种氧化石墨烯/玻璃微纤维膜，加入具有优良机械性能的氧化石墨烯改性玻璃微纤维膜的性质，通过共混法制备了各项性能优异的氧化石墨烯/玻璃微纤维膜。在膜制备过程中，随着氧化石墨烯加入量的增大，膜的断裂强度有明显提高。在本专利技术的一种氧化石墨烯/玻璃微纤维膜的制备方法，实验方法简单易操作，成本低，性能提升显著，有望在超薄低温新材料等工业化领域应用推广。附图说明图1为添加氧化石墨烯的玻璃微纤维膜示意图。图2为制备的纯玻璃微纤维膜（0.0%）、氧化石墨烯含量为0.5%、1.0%、2.0%、5.0%、10.0%、20.0%时玻璃微纤维膜的断裂强度。具体实施方式下面结合具体实例对本专利技术作详细说明。实例1：一种纯玻璃微纤维膜的制备方法,具体步骤如下：称取0.096g微纤维玻璃棉和0.004g短切化纤加入100mlPH为3的硫酸溶液，轻轻搅拌10min，在25℃功率60W下水浴超声30min，得铸膜液；量取30ml铸膜液用0.65μm的水系微孔滤膜抽滤，得滤膜后放入60℃的烘箱中，烘干6小时，得到纯玻璃微纤维膜。实例2：一种0.5%的氧化石墨烯/玻璃微纤维膜的制备方法,具体步骤如下：称取0.096g微纤维玻璃棉和0.004g短切化纤加入100ml含有0.0005g氧化石墨烯PH为3的硫酸溶液，轻轻搅拌10min，在25℃功率60W下水浴超声30min，得铸膜液；量取30ml铸膜液用0.65μm的水系微孔滤膜抽滤，得滤膜后放入60℃的烘箱中，烘干6小时，得到0.5%的氧化石墨烯/玻璃微纤维膜。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化石墨烯对玻璃微纤维膜断裂强度的增强技术，其特征在于包括如下步骤：/n（1）氧化石墨烯的制备，利用改进Hummers法制备氧化石墨烯：/n首先称取一定量的石墨粉和硝酸钠放入烧杯中，并将烧杯置于冰水浴中；然后向烧杯中缓慢加入一定量的浓硫酸，并开启搅拌，保持反应溶液温度不高于10℃；搅拌30分钟后，向烧杯中缓慢加入一定量的高锰酸钾，并继续搅拌1 h；然后升温至40 ℃，并持续搅拌 5h，然后向烧杯中缓慢加入一定量的温度低于10℃的蒸馏水，升温至 95 ℃，继续搅拌 1 h；最后，将烧杯降至室温后，加入一定量双氧水搅拌，然后离心去除上清液；最后用足量的稀盐酸和蒸馏水反复洗涤至中性，得到氧化石墨；将洗至中性的氧化石墨进行超声剥离，然后离心去除未氧化的石墨和未剥离的氧化石墨，得到原始氧化石墨烯水分散液，通过PTFE滤膜过滤，用去离子水及乙醇洗涤数次后，样品经真空烘干得到氧化石墨烯；然后配制一定浓度的氧化石墨烯水分散液备用；/n（2）氧化石墨烯/玻璃微纤维膜的制备：/n按比例称取一定量的短切化纤和微纤维玻璃棉，将其分散于一定质量分数的PH=3的酸性氧化石墨烯水分散液中，搅拌一段时间后，再用水浴超声分散一定的时间得到均匀的铸膜液；/n量取一定量的铸膜液经真空抽滤得到滤膜，然后将滤膜放到烘箱中进行干燥处理；得到氧化石墨烯/玻璃微纤维膜；/n（3）膜断裂强度测试：/n将制备好的氧化石墨烯/玻璃微纤维膜制备成测试样条，通过电子单纤维强力仪测试断裂强度；通过测试方法中的断裂强力法，在一定隔距和速度下测量拉伸得到伸长-强力曲线，从而得到膜断裂强度，来表征膜断裂性能的好坏。/n...

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯对玻璃微纤维膜断裂强度的增强技术，其特征在于包括如下步骤：
（1）氧化石墨烯的制备，利用改进Hummers法制备氧化石墨烯：
首先称取一定量的石墨粉和硝酸钠放入烧杯中，并将烧杯置于冰水浴中；然后向烧杯中缓慢加入一定量的浓硫酸，并开启搅拌，保持反应溶液温度不高于10℃；搅拌30分钟后，向烧杯中缓慢加入一定量的高锰酸钾，并继续搅拌1h；然后升温至40℃，并持续搅拌5h，然后向烧杯中缓慢加入一定量的温度低于10℃的蒸馏水，升温至95℃，继续搅拌1h；最后，将烧杯降至室温后，加入一定量双氧水搅拌，然后离心去除上清液；最后用足量的稀盐酸和蒸馏水反复洗涤至中性，得到氧化石墨；将洗至中性的氧化石墨进行超声剥离，然后离心去除未氧化的石墨和未剥离的氧化石墨，得到原始氧化石墨烯水分散液，通过PTFE滤膜过滤，用去离子水及乙醇洗涤数次后，样品经真空烘干得到氧化石墨烯；然后配制一定浓度的氧化石墨烯水分散液备用；
（2）氧化石墨烯/玻璃微纤维膜的制备：
按比例称取一定量的短切化纤和微纤维玻璃棉，将其分散于一定质量分数的PH=3的酸性氧化石墨烯水分散液中，搅拌一段时间后，再用水浴超声分散一定的时间得到均匀的铸膜液；
量取一定量的铸膜液经真空抽滤得到滤膜，然后将滤膜放到烘箱中进行干燥处理；得到氧化石墨烯/玻璃微纤维膜；
（3）膜断裂强度测试：
将制备好的氧化石墨烯/...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿宏章，耿文铭，朱庆霞，
申请(专利权)人：碳星科技天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12