一种石墨烯增强SMC复合材料的制备方法技术

一种石墨烯增强SMC复合材料的制备方法，它涉及一种高强度SMC复合材料的制备方法。本发明专利技术的目的是要进一步提高现有SMC复合材料制品的抗冲击性较低，易裂、强度不高的问题。方法：一、制备石墨烯分散浆料；二、利用不饱和聚酯树脂、石墨烯浆料、固化剂、脱模剂、无机填料和增稠剂制备石墨烯增强SMC复合材料。本发明专利技术制备的石墨烯增强SMC复合材料的机械强度被大幅提高，其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度较之未添加石墨烯的SMC复合材料分别提高了45～91％、35～63％和35～94％。本发明专利技术可获得一种石墨烯增强SMC复合材料的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯增强SMC复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种高强度SMC复合材料的制备方法。
技术介绍
SMC(SheetMouldingCompound)是片状模塑料，主要由不饱和聚酯树脂和玻璃纤维混合作为中间芯，上下两面用聚乙烯薄膜覆盖，随后熟化一定时间即可进行成型使用，该复合材料制备方法成型周期短，生产成本低，且具有密度小、质量轻、模量高、等优点。现有的SMC材料使制品的抗冲击性较低，易裂、强度不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是要进一步提高现有SMC复合材料制品的抗冲击性较低，易裂、强度不高的问题，而提供一种石墨烯增强SMC复合材料的制备方法。一、制备石墨烯浆料：①、将石墨烯、分散剂和添加剂混合搅拌，得到预混后的溶液；步骤一①中所述的分散剂和添加剂的质量比为(80～95):(0.1～1)；步骤一①中所述的预混后的溶液中石墨烯的质量分数为0.5～5％；②、在超声功率为200W～1500W和压力为10bar～1000bar的条件下，将预混后的溶液在限域管道直径为0.5cm～5cm的管道中混合0.5h～12h，得到石墨烯质量分数为0.5～5％的石墨烯浆料；二、制备石墨烯增强SMC复合材料：①、按重量份数称取60份～120份不饱和聚酯树脂、3份～6份石墨烯浆料、16份～22份固化剂、2份～6份脱模剂、180份～280份无机填料和1份～5份增稠剂；②、首先将60份～120份不饱和聚酯树脂和3份～6份石墨烯分散液加入高速剪切混合机中混合搅拌10min～20min，然后加入16份～22份固化剂和2份～6份脱模剂继续搅拌5min～10min，再加入180份～280份无机填料继续搅拌10min～15min，最后加入1份～5份增稠剂搅拌至体系温度至40℃，得到树脂糊；③、首先将玻璃纤维均匀分散在两层聚乙烯薄膜之间，然后将树脂糊涂抹在聚乙烯薄膜表面上，再利用压力辊使树脂糊与玻璃纤维充分浸透，随后经过收卷机成卷，得到片状模塑料；将片状模塑料移入到烘房进行熟化加工，得到石墨烯增强SMC复合材料。本专利技术的原理及优点：一、本专利技术将石墨烯添加到SMC复合材料，利用固化过程中石墨烯与SMC复合材料发生的交联反应，制备高机械强度、高拉伸强度、高耐冲击强度、高弯曲强度、高耐热性的SMC材料，为高性能SMC材料的制备提出了新方法；二、本专利技术首先将石墨烯分散在分散剂中，再在限域管道直径为0.5cm～5cm的管道中混合，得到石墨烯分散液；再将石墨烯分散液与不饱和聚酯树脂、固化剂、脱模剂、无机填料和增稠剂混合，制备了石墨烯增强SMC复合材料；此种添加方式避免了石墨烯分散不均匀，容易团聚使材料性能下降的缺点；三、本专利技术制备的石墨烯增强SMC复合材料的机械强度被大幅提高，其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度较之未添加石墨烯的SMC复合材料分别提高了45～91％、35～63％和35～94％。本专利技术可获得一种石墨烯增强SMC复合材料的制备方法。附图说明图1为实施例一步骤一②中预混后的溶液在限域管道中混合时使用的装置结构示意图；图2为实施例一步骤一②制备的石墨烯/苯乙烯分散液的照片图；图3为实施例一步骤二②得到的树脂糊的照片图；图4为实施例一步骤二④得到的石墨烯增强SMC复合材料由收卷机成卷的照片图。具体实施方式以下实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本专利技术的范围。具体实施方式一：本实施方式一种石墨烯增强SMC复合材料的制备方法，是按以下步骤制备的：一、制备石墨烯浆料：①、将石墨烯、分散剂和添加剂混合搅拌，得到预混后的溶液；步骤一①中所述的分散剂和添加剂的质量比为(80～95):(0.1～1)；步骤一①中所述的预混后的溶液中石墨烯的质量分数为0.5～5％；②、在超声功率为200W～1500W和压力为10bar～1000bar的条件下，将预混后的溶液在限域管道直径为0.5cm～5cm的管道中混合0.5h～12h，得到石墨烯质量分数为0.5～5％的石墨烯浆料；二、制备石墨烯增强SMC复合材料：①、按重量份数称取60份～120份不饱和聚酯树脂、3份～6份石墨烯浆料、16份～22份固化剂、2份～6份脱模剂、180份～280份无机填料和1份～5份增稠剂；②、首先将60份～120份不饱和聚酯树脂和3份～6份石墨烯分散液加入高速剪切混合机中混合搅拌10min～20min，然后加入16份～22份固化剂和2份～6份脱模剂继续搅拌5min～10min，再加入180份～280份无机填料继续搅拌10min～15min，最后加入1份～5份增稠剂搅拌至体系温度至40℃，得到树脂糊；③、首先将玻璃纤维均匀分散在两层聚乙烯薄膜之间，然后将树脂糊涂抹在聚乙烯薄膜表面上，再利用压力辊使树脂糊与玻璃纤维充分浸透，随后经过收卷机成卷，得到片状模塑料；将片状模塑料移入到烘房进行熟化加工，得到石墨烯增强SMC复合材料。本实施方式的原理及优点：一、本实施方式将石墨烯添加到SMC复合材料，利用固化过程中石墨烯与SMC复合材料发生的交联反应，制备高机械强度、高拉伸强度、高耐冲击强度、高弯曲强度、高耐热性的SMC材料，高性能SMC材料的制备提出了新方法；二、本实施方式首先将石墨烯分散在分散剂中，再在限域管道直径为0.5cm～5cm的管道中混合，得到石墨烯分散液；再将石墨烯分散液与不饱和聚酯树脂、固化剂、脱模剂、无机填料和增稠剂混合，制备了石墨烯增强SMC复合材料；此种添加方式避免了石墨烯分散不均匀，容易团聚使材料性能下降的缺点；三、本实施方式制备的石墨烯增强SMC复合材料的机械强度被大幅提高，其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度较之未添加石墨烯的SMC复合材料分别提高了45～91％、35～63％和35～94％。本实施方式可获得一种石墨烯增强SMC复合材料的制备方法。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一①中所述的添加剂为N-辛基-2-吡咯烷酮、N-癸基-2-吡咯烷酮、P123、F127或PVP；步骤一①中所述的石墨烯的片层厚度0.4nm～100nm，D50≤2.5，D90≤4。其它步骤与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一①中所述的分散剂为苯乙烯、乙二醇、新戊二醇、丁酸丁酯、松油醇、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯、乙二酸二乙酯、柠檬酸三丁酯和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种的混合液。其它步骤与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤一①中所述的苯乙烯的相对分子量为104.15。其它步骤与具体实施方式一至三相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤一①中所述的混合搅拌的速度为100r/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯增强SMC复合材料的制备方法，其特征在于一种石墨烯增强SMC复合材料的制备方法是按以下步骤制备的：/n一、制备石墨烯浆料：/n①、将石墨烯、分散剂和添加剂混合搅拌，得到预混后的溶液；/n步骤一①中所述的分散剂和添加剂的质量比为(80～95):(0.1～1)；/n步骤一①中所述的预混后的溶液中石墨烯的质量分数为0.5～5％；/n②、在超声功率为200W～1500W和压力为10bar～1000bar的条件下，将预混后的溶液在限域管道直径为0.5cm～5cm的管道中混合0.5h～12h，得到石墨烯质量分数为0.5～5％的石墨烯浆料；/n二、制备石墨烯增强SMC复合材料：/n①、按重量份数称取60份～120份不饱和聚酯树脂、3份～6份石墨烯浆料、16份～22份固化剂、2份～6份脱模剂、180份～280份无机填料和1份～5份增稠剂；/n②、首先将60份～120份不饱和聚酯树脂和3份～6份石墨烯分散液加入高速剪切混合机中混合搅拌10min～20min，然后加入16份～22份固化剂和2份～6份脱模剂继续搅拌5min～10min，再加入180份～280份无机填料继续搅拌10min～15min，最后加入1份～5份增稠剂搅拌至体系温度至40℃，得到树脂糊；/n③、首先将玻璃纤维均匀分散在两层聚乙烯薄膜之间，然后将树脂糊涂抹在聚乙烯薄膜表面上，再利用压力辊使树脂糊与玻璃纤维充分浸透，随后经过收卷机成卷，得到片状模塑料；将片状模塑料移入到烘房进行熟化加工，得到石墨烯增强SMC复合材料。/n...

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯增强SMC复合材料的制备方法，其特征在于一种石墨烯增强SMC复合材料的制备方法是按以下步骤制备的：
一、制备石墨烯浆料：
①、将石墨烯、分散剂和添加剂混合搅拌，得到预混后的溶液；
步骤一①中所述的分散剂和添加剂的质量比为(80～95):(0.1～1)；
步骤一①中所述的预混后的溶液中石墨烯的质量分数为0.5～5％；
②、在超声功率为200W～1500W和压力为10bar～1000bar的条件下，将预混后的溶液在限域管道直径为0.5cm～5cm的管道中混合0.5h～12h，得到石墨烯质量分数为0.5～5％的石墨烯浆料；
二、制备石墨烯增强SMC复合材料：
①、按重量份数称取60份～120份不饱和聚酯树脂、3份～6份石墨烯浆料、16份～22份固化剂、2份～6份脱模剂、180份～280份无机填料和1份～5份增稠剂；
②、首先将60份～120份不饱和聚酯树脂和3份～6份石墨烯分散液加入高速剪切混合机中混合搅拌10min～20min，然后加入16份～22份固化剂和2份～6份脱模剂继续搅拌5min～10min，再加入180份～280份无机填料继续搅拌10min～15min，最后加入1份～5份增稠剂搅拌至体系温度至40℃，得到树脂糊；
③、首先将玻璃纤维均匀分散在两层聚乙烯薄膜之间，然后将树脂糊涂抹在聚乙烯薄膜表面上，再利用压力辊使树脂糊与玻璃纤维充分浸透，随后经过收卷机成卷，得到片状模塑料；将片状模塑料移入到烘房进行熟化加工，得到石墨烯增强SMC复合材料。


2.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强SMC复合材料的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的添加剂为N-辛基-2-吡咯烷酮、N-癸基-2-吡咯烷酮、P123、F127或PVP；步骤一①中所述的石墨烯的片层厚度0.4nm～100nm，D50≤2.5，D90≤4。


3.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强SMC复合材料的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的分散剂为苯乙烯、乙二醇、新戊二醇、丁酸丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：王惠，聂婷，马生华，王刚，白晋涛，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61