CN107418032A - 一种含石墨烯/纤维增强复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含石墨烯/纤维增强复合材料及其制备方法，其成份是由1‑2%石墨烯、70‑80%纤维和20‑30%树脂组成，根据制品的用途，在设备和模具中加热固化成型。其特点在于，制品强度高，韧性好，重量轻，广泛应用于大型机械、化工装置、水利工程、道路交通、建筑工程、海洋工程、电力工程等领域。

Description

一种含石墨烯/纤维增强复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于新材料中复合材料领域，尤其涉及一种含石墨烯/纤维增强复合材料。
背景技术
石墨烯（Graphene）是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。
纤维复合材料属于高分子复合材料，它是由各种纤维作为增强体置于基体材料复合而成。其中高性能纤维是指有高的拉伸强度和压缩强度、耐磨擦、高的耐破坏力、低比重(g/m3) 等优良物性的纤维材料，它是近年来纤维高分子材料领域中发展迅速的一类特种纤维，复合材料与传统材料相比，具有更高的比强度、耐化学品和耐热冲击性，以及更大的设计灵活性。
由于现有技术是纤维与树脂热固化成型，其制品的抗拉强度、弹性模量低、生产成本高，没有充分发挥最理想的作用，一些重点工程、领域还是用传统的金属材料，易腐蚀，质量重，运行成本高，劳动强度大等缺点。
发明内容
为了解决现已有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种石墨烯改性树脂/纤维复合材料，可提高制品的抗拉强度和弹性模量，伸长率，进一步降低生产成本和人员的劳动强度。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：一种含石墨烯/纤维增强复合材料及其制备方法，其成份是由1-2%石墨烯、70-80%纤维和20-30%树脂组成，根据制品的用途，在设备和模具中加热固化成型。
采用本发明的方法制备出的材料：管、棒、板和筋材抗拉强度和弹性模量，经试验结果可提高30%以上，伸长率可提高10%以上。
具体实施方式：以下是本发明的具体实施例，所描述的实施例是用于本发明的，而不限于本发明。
实施例1
一种含石墨烯/纤维增强复合材料，是由75%的无碱玻璃纤维，30%均匀混合的不饱和树脂（含1%石墨烯），树脂中含一定量的加工助剂，在拉挤缠绕机上，热固化成型筋材，经按照标准GB/26743-2011试验对比测定其拉伸强度提高了33%，弹性模量提高35%，断裂伸长率提高了11.3%。
实施例2
一种含石墨烯/纤维增强复合材料，是由75%的玄武岩纤维，25均匀混合的不饱和树脂（含1%石墨烯），树脂中含一定量的加工助剂，在拉挤缠绕机上，热固化成型后，筋材经按照标准GB/26743-2011试验对比测定其拉伸强度提高了39%，弹性模量提高38%，断裂伸长率提高了12.1%。
实施例3
一种石墨烯改性树脂/纤维复合材料，是由68%超高分子量聚乙烯纤维，32%均匀混合的不饱和树脂（含1%石墨烯），树脂中含一定量的加工助剂，在拉挤缠绕机上，热固化成型后，筋材经按照标准GB/26743-2011试验对比测定其拉伸强度提高了43%，弹性模量提高37%，断裂伸长率提高了11%。
实施例4
一种石墨烯改性树脂/纤维复合材料是由75%碳纤维，25%均匀混合的不饱和树脂（含1%石墨烯），树脂中含一定量的加工助剂，在拉挤缠绕机上，热固化成型后，筋材经按照标准GB/26743-2011试验对比测定其拉伸强度提高了39.2%，弹性模量提高36.3%，断裂伸长率提高了12%。

Claims (6)

1.一种含石墨烯/纤维增强复合材料及其制备方法，其成份是由1-2%石墨烯、70-80%纤维和20-30%树脂组成，根据制品的用途，在设备和模具中加热固化成型。
2.一种含石墨烯/纤维增强复合材料及其制备方法，其特征在于：所述的石墨烯为中国产。
3.一种含石墨烯/纤维增强复合材料及其制备方法，其特征在于：所述的纤维为：玻璃、玄武岩、芳纶、碳、超高分子量纤维中的一种或多种混合。
4.一种含石墨烯/纤维增强复合材料及其制备方法，其特征在于：所述的树脂为热固性聚酯不饱和树脂、乙烯基树脂和环氧树脂、酚醛树脂聚氨酯树脂中的一种或多种混合物及改性物。
5.一种含石墨烯/纤维增强复合材料及其制备方法，其特征在于：所述的热固性树脂含通用加工及功能助剂。
6.一种含石墨烯/纤维增强复合材料及其制备方法，其特征在于：所述的石墨烯与树脂均匀混合后，再与纤维混合加热固化成制品。
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