CN106189220A - 一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106189220A
CN106189220A CN201610612847.4A CN201610612847A CN106189220A CN 106189220 A CN106189220 A CN 106189220A CN 201610612847 A CN201610612847 A CN 201610612847A CN 106189220 A CN106189220 A CN 106189220A
Authority
CN
China
Prior art keywords
glass
graphene
fiber
modified glass
glass fibre
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610612847.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106189220B (zh
Inventor
黎淑娟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu taisihong Technology Co., Ltd
Original Assignee
Foshan Gaoming Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Foshan Gaoming Technology Co Ltd filed Critical Foshan Gaoming Technology Co Ltd
Priority to CN201610612847.4A priority Critical patent/CN106189220B/zh
Publication of CN106189220A publication Critical patent/CN106189220A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106189220B publication Critical patent/CN106189220B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/06—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
    • C08J5/08—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials glass fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/14—Glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2377/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2377/06—Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：（1）制备玻璃纤维；（2）玻璃纤维预处理；（3）称取石墨烯量子点配制成浓度为0.1~1mg/ml的分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌80~100ml石墨烯量子点分散溶液，将预处理后的玻璃纤维加入其中，超声搅拌速度减半，浸渍30~60min；取出玻璃纤维清洗，烘干，待用；（4）制备石墨烯改性玻璃纤维增强体并通过硅烷偶联剂进行改性；（5）将树脂基材料复合，即得石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料。所制得的石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料具有更加优异的力学性能。

Description

一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及了一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料及其制备方法。
背景技术
玻璃纤维（英文原名为：glass fiber或fiberglass）是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它一般是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的1/20~1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。
石墨烯作为碳的同素异形体，是碳原子按 sp2轨道杂化形成的具有蜂窝状结构的单层二维晶体材料，石墨烯具有的良好的机械性能、化学稳定性等也将在复合材料等领域有着广阔的应用前景。
目前，虽然有将石墨烯涂覆在玻璃纤维表面上以增强玻璃纤维的物理性能，扩大其在树脂材料等领域的应用，但是改善效果并不是很理想，还有待进一步增强。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料及其制备方法，所制得的复合材料具有更加优异的力学性能。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备玻璃纤维：将50~55% SiO2、10~15%B2O3、5~10%Na2O、10~15%Al2O3、15~20%CaO及0.1~0.5%多壁碳纳米管或多孔石墨烯粉碎搅拌混合后，放在400mL的刚玉坩埚内，用硅钼棒电阻炉熔制，加料温度为1370℃，熔融澄清温度为1450±10℃，于1200℃出炉，浇注成型，送入马弗炉中，于500℃退火，制得玻璃；将制得的玻璃加热到拉丝粘度的温度1050℃，拉制成直径约10μm左右的玻璃纤维；
（2）玻璃纤维预处理：取5~50份玻璃纤维分相后，在80~100ml浓度为1~2mol/L的HCl溶液中进行酸浸处理，酸浸处理是在恒温90~95℃条件下进行，使玻璃纤维中分出的Na2O-B2O3相溶解于酸，酸中加入5~10ml浓度为40%的NH4Cl溶液作为缓冲剂，酸处理时间为30~60min；经水洗脱水、烘干，得到预处理玻璃纤维；
（3）称取石墨烯量子点（粒径约2~10nm）配制成浓度为0.1~1mg/ml的分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（300~500W超声功率，200~300rpm搅拌速度）80~100ml石墨烯量子点分散溶液，将预处理后的玻璃纤维加入其中，超声搅拌速度减半，浸渍30~60min，期间避免纤维缠结，影响涂覆效果；取出玻璃纤维清洗，烘干，待用；
（4）称取石墨烯配制成浓度为0.2~0.8mg/ml的石墨烯分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（300~500W超声功率，200~300rpm搅拌速度）80~100ml石墨烯分散溶液，加入步骤（3）制得的玻璃纤维，超声搅拌10min，然后移至聚四氟乙烯的反应釜中，在80~120℃下保温15~30min；取出玻璃纤维清洗，烘干，得到石墨烯改性玻璃纤维增强体；
（5）将步骤（4）制得的石墨烯改性玻璃纤维增强体与硅烷偶联剂在乙醇和水的混合溶液中反应，于55～75℃下反应20～24h，反应所得产物依次用乙醇、水洗涤，最后在8000～10000r/min的离心速率下离心15~30min得到硅烷偶联剂改性的玻璃纤维增强体，所述的硅烷偶联剂为乙烯基类型、环氧基类型、氨基类型或甲基丙烯酰氧基类型中的一种；所述石墨烯改性玻璃纤维增强体与硅烷偶联剂的质量比为 1:12； 所述乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的体积比为 3:2； 所述乙醇和水混合溶剂的体积用量以石墨烯改性玻璃纤维增强体的质量计为 400mL/g；
（6）将树脂与步骤（5）制得的硅烷偶联剂改性的玻璃纤维增强体加入到双螺杆挤出机中熔融共混，挤出，注塑制得石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料。
本发明具有如下有益效果：
通过本发明的方法能够将石墨烯更有效地均匀分散涂覆在玻璃纤维上，且进一步增大纤维与基体相互作用面积及界面结合力，以使得树脂复合材料的力学性能更加优异。另外，本发明的方法工艺简单，成本低廉，实用性好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。为了便于说明，树脂基材料以尼龙树脂为例，但本领域技术人员容易知道并不局限于此。
实施例1
一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备玻璃纤维：将51% SiO2、15%B2O3、6%Na2O、10%Al2O3和18%CaO粉碎搅拌混合后，放在400mL的刚玉坩埚内，用硅钼棒电阻炉熔制，加料温度为1370℃，熔融澄清温度为1450±10℃，于1200℃出炉，浇注成型，送入马弗炉中，于500℃退火，制得玻璃；将制得的玻璃加热到拉丝粘度的温度1050℃，拉制成直径约10μm左右的玻璃纤维；
（2）玻璃纤维预处理：取45份玻璃纤维分相后，在100ml浓度为2mol/L的HCl溶液中进行酸浸处理，酸浸处理是在恒温95℃条件下进行，使玻璃纤维中分出的Na2O-B2O3相溶解于酸，酸中加入5ml浓度为40%的NH4Cl溶液作为缓冲剂，酸处理时间为30min；经水洗脱水、烘干，得到预处理玻璃纤维；
（3）称取石墨烯量子点（粒径约2nm）配制成浓度为0.3mg/ml的分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（500W超声功率，200rpm搅拌速度）100ml石墨烯量子点分散溶液，将预处理后的玻璃纤维加入其中，超声搅拌速度减半，浸渍60min，期间避免纤维缠结，影响涂覆效果；取出玻璃纤维清洗，烘干，待用；
（4）称取石墨烯配制成浓度为0.5mg/ml的石墨烯分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（500W超声功率，200rpm搅拌速度）80ml石墨烯分散溶液，加入步骤（3）制得的玻璃纤维，超声搅拌10min，然后移至聚四氟乙烯的反应釜中，在100℃下保温15min；取出玻璃纤维清洗，烘干，得到石墨烯改性玻璃纤维增强体；
（5）将步骤（4）制得的石墨烯改性玻璃纤维增强体与硅烷偶联剂在乙醇和水的混合溶液中反应，于60℃下反应24h，反应所得产物依次用乙醇、水洗涤，最后在8000r/min的离心速率下离心30min得到硅烷偶联剂改性的玻璃纤维增强体，所述的硅烷偶联剂为乙烯基类型；所述石墨烯改性玻璃纤维增强体与硅烷偶联剂的质量比为 1:12； 所述乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的体积比为 3:2；所述乙醇和水混合溶剂的体积用量以石墨烯改性玻璃纤维增强体的质量计为 400mL/g；
（6）将尼龙树脂与步骤（5）中所得的硅烷偶联剂改性玻璃纤维增强体通过挤出成型工艺进行复合。按下述重量份称取物料：尼龙树脂66份；硅烷偶联剂改性的玻璃纤维增强体30份；其他助剂4份（所述其它助剂包括抗氧剂、增塑剂、抗紫外线吸收剂、润滑剂、冲击改性剂、热稳定剂、增韧剂中的一种或一种以上）；将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒，其中玻璃纤维增强体由侧喂料加入，挤出机螺杆转速为125转/分，温度为265℃，即可得到高性能石墨烯改性玻璃纤维增强聚酰胺复合材料。
实施例2
一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备玻璃纤维：将51% SiO2、15%B2O3、6%Na2O、10%Al2O3和18%CaO粉碎搅拌混合后，放在400mL的刚玉坩埚内，用硅钼棒电阻炉熔制，加料温度为1370℃，熔融澄清温度为1450±10℃，于1200℃出炉，浇注成型，送入马弗炉中，于500℃退火，制得玻璃；将制得的玻璃加热到拉丝粘度的温度1050℃，拉制成直径约10μm左右的玻璃纤维；
（2）玻璃纤维预处理：取20份玻璃纤维分相后，在100ml浓度为2mol/L的HCl溶液中进行酸浸处理，酸浸处理是在恒温95℃条件下进行，使玻璃纤维中分出的Na2O-B2O3相溶解于酸，酸中加入5ml浓度为40%的NH4Cl溶液作为缓冲剂，酸处理时间为30min；经水洗脱水、烘干，得到预处理玻璃纤维；
（3）称取石墨烯量子点（粒径约5nm）配制成浓度为0.1mg/ml的分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（500W超声功率，200rpm搅拌速度）100ml石墨烯量子点分散溶液，将预处理后的玻璃纤维加入其中，超声搅拌速度减半，浸渍60min，期间避免纤维缠结，影响涂覆效果；取出玻璃纤维清洗，烘干，待用；
（4）称取石墨烯配制成浓度为0.2mg/ml的石墨烯分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（500W超声功率，200rpm搅拌速度）100ml石墨烯分散溶液，加入步骤（3）制得的玻璃纤维，超声搅拌10min，然后移至聚四氟乙烯的反应釜中，在80℃下保温30min；取出玻璃纤维清洗，烘干，得到石墨烯改性玻璃纤维增强体；
（5）将步骤（4）制得的石墨烯改性玻璃纤维增强体与硅烷偶联剂在乙醇和水的混合溶液中反应，于60℃下反应24h，反应所得产物依次用乙醇、水洗涤，最后在8000r/min的离心速率下离心30min得到硅烷偶联剂改性的玻璃纤维增强体，所述的硅烷偶联剂为环氧基类型；所述石墨烯改性玻璃纤维增强体与硅烷偶联剂的质量比为 1:12； 所述乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的体积比为 3:2；所述乙醇和水混合溶剂的体积用量以石墨烯改性玻璃纤维增强体的质量计为 400mL/g；
（6）将尼龙树脂与步骤（5）中所得的硅烷偶联剂改性玻璃纤维增强体通过挤出成型工艺进行复合。按下述重量份称取物料：尼龙树脂66份；硅烷偶联剂改性的玻璃纤维增强体30份；其他助剂4份（所述其它助剂包括抗氧剂、增塑剂、抗紫外线吸收剂、润滑剂、冲击改性剂、热稳定剂、增韧剂中的一种或一种以上）；将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒，其中玻璃纤维增强体由侧喂料加入，挤出机螺杆转速为125转/分，温度为265℃，即可得到高性能石墨烯改性玻璃纤维增强聚酰胺复合材料。
实施例3
一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备玻璃纤维：将51% SiO2、15%B2O3、6%Na2O、10%Al2O3和18%CaO粉碎搅拌混合后，放在400mL的刚玉坩埚内，用硅钼棒电阻炉熔制，加料温度为1370℃，熔融澄清温度为1450±10℃，于1200℃出炉，浇注成型，送入马弗炉中，于500℃退火，制得玻璃；将制得的玻璃加热到拉丝粘度的温度1050℃，拉制成直径约10μm左右的玻璃纤维；
（2）玻璃纤维预处理：取50份玻璃纤维分相后，在100ml浓度为2mol/L的HCl溶液中进行酸浸处理，酸浸处理是在恒温95℃条件下进行，使玻璃纤维中分出的Na2O-B2O3相溶解于酸，酸中加入5ml浓度为40%的NH4Cl溶液作为缓冲剂，酸处理时间为30min；经水洗脱水、烘干，得到预处理玻璃纤维；
（3）称取石墨烯量子点（由三种不同粒径均等组成，粒径分别为2~4nm、5~7nm和7~10nm）配制成浓度为0.6mg/ml的分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（500W超声功率，200rpm搅拌速度）100ml石墨烯量子点分散溶液，将预处理后的玻璃纤维加入其中，超声搅拌速度减半，浸渍60min，期间避免纤维缠结，影响涂覆效果；取出玻璃纤维清洗，烘干，待用；
（4）称取石墨烯配制成浓度为0.8mg/ml的石墨烯分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（500W超声功率，200rpm搅拌速度）80ml石墨烯分散溶液，加入步骤（3）制得的玻璃纤维，超声搅拌10min，然后移至聚四氟乙烯的反应釜中，在120℃下保温20min；取出玻璃纤维清洗，烘干，得到石墨烯改性玻璃纤维增强体；
（5）将步骤（4）制得的石墨烯改性玻璃纤维增强体与硅烷偶联剂在乙醇和水的混合溶液中反应，于60℃下反应24h，反应所得产物依次用乙醇、水洗涤，最后在8000r/min的离心速率下离心30min得到硅烷偶联剂改性的玻璃纤维增强体，所述的硅烷偶联剂为氨基类型；所述石墨烯改性玻璃纤维增强体与硅烷偶联剂的质量比为 1:12； 所述乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的体积比为 3:2；所述乙醇和水混合溶剂的体积用量以石墨烯改性玻璃纤维增强体的质量计为 400mL/g；
（6）将尼龙树脂与步骤（5）中所得的硅烷偶联剂改性玻璃纤维增强体通过挤出成型工艺进行复合。按下述重量份称取物料：尼龙树脂66份；硅烷偶联剂改性的玻璃纤维增强体30份；其他助剂4份（所述其它助剂包括抗氧剂、增塑剂、抗紫外线吸收剂、润滑剂、冲击改性剂、热稳定剂、增韧剂中的一种或一种以上）；将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒，其中玻璃纤维增强体由侧喂料加入，挤出机螺杆转速为125转/分，温度为265℃，即可得到高性能石墨烯改性玻璃纤维增强聚酰胺复合材料。
实施例4
基于实施例1的制备方法，不同之处在于：步骤（1），具体为：将50.9% SiO2、15%B2O3、6%Na2O、10%Al2O3、18%CaO和0.1%多壁碳纳米管（OD约8nm）粉碎搅拌混合后，放在400mL的刚玉坩埚内，用硅钼棒电阻炉熔制，加料温度为1370℃，熔融澄清温度为1450±10℃，于1200℃出炉，浇注成型，送入马弗炉中，于500℃退火，制得玻璃；将制得的玻璃加热到拉丝粘度的温度1050℃，拉制成直径约10μm左右的玻璃纤维。
实施例5
基于实施例1的制备方法，不同之处在于：步骤（1），具体为：将50.5% SiO2、15%B2O3、6%Na2O、10%Al2O3、18%CaO和0.5%多壁碳纳米管（OD约8nm）粉碎搅拌混合后，放在400mL的刚玉坩埚内，用硅钼棒电阻炉熔制，加料温度为1370℃，熔融澄清温度为1450±10℃，于1200℃出炉，浇注成型，送入马弗炉中，于500℃退火，制得玻璃；将制得的玻璃加热到拉丝粘度的温度1050℃，拉制成直径约10μm左右的玻璃纤维。
实施例6
基于实施例1的制备方法，不同之处在于：步骤（1），具体为：将50.7% SiO2、15%B2O3、6%Na2O、10%Al2O3、18%CaO和0.3%多孔石墨烯（2~5层，孔大小约3~6nm）粉碎搅拌混合后，放在400mL的刚玉坩埚内，用硅钼棒电阻炉熔制，加料温度为1370℃，熔融澄清温度为1450±10℃，于1200℃出炉，浇注成型，送入马弗炉中，于500℃退火，制得玻璃；将制得的玻璃加热到拉丝粘度的温度1050℃，拉制成直径约10μm左右的玻璃纤维。
对比例1
一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）配置摩尔浓度为8mol/L的氢氧化钠溶液，将玻璃纤维放入氢氧化钠溶液中，超声波处理60min，得到表面粗糙化的玻璃纤维，经水洗脱水、烘干，得到预处理玻璃纤维；
（2）称取石墨烯配制成浓度为0.5mg/ml的石墨烯分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（500W超声功率，200rpm搅拌速度）80ml石墨烯分散溶液，加入步骤（1）制得的玻璃纤维，超声搅拌10min，然后移至聚四氟乙烯的反应釜中，在100℃下保温15min；取出玻璃纤维清洗，烘干，得到石墨烯改性玻璃纤维增强；
（3）将步骤（2）制得的石墨烯改性玻璃纤维增强体与硅烷偶联剂在乙醇和水的混合溶液中反应，于60℃下反应24h，反应所得产物依次用乙醇、水洗涤，最后在8000r/min的离心速率下离心30min得到硅烷偶联剂改性的玻璃纤维增强体，所述的硅烷偶联剂为氨基类型；所述石墨烯改性玻璃纤维增强体与硅烷偶联剂的质量比为 1:12； 所述乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的体积比为 3:2；所述乙醇和水混合溶剂的体积用量以石墨烯改性玻璃纤维增强体的质量计为 400mL/g；
（4）将尼龙树脂与与步骤（3）中所得的石墨烯改性玻璃纤维增强体通过挤出成型工艺进行复合。按下述重量份称取物料：尼龙树脂66份；硅烷偶联剂改性的玻璃纤维增强体30份；其他助剂4份（所述其它助剂包括抗氧剂、增塑剂、抗紫外线吸收剂、润滑剂、冲击改性剂、热稳定剂、增韧剂中的一种或一种以上）；将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒，其中玻璃纤维增强体由侧喂料加入，挤出机螺杆转速为125转/分，温度为265℃，即可得到高性能石墨烯改性玻璃纤维增强聚酰胺复合材料。
对比例2
一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备玻璃纤维：将51% SiO2、15%B2O3、6%Na2O、10%Al2O3和18%CaO粉碎搅拌混合后，放在400mL的刚玉坩埚内，用硅钼棒电阻炉熔制，加料温度为1370℃，熔融澄清温度为1450±10℃，于1200℃出炉，浇注成型，送入马弗炉中，于500℃退火，制得玻璃；将制得的玻璃加热到拉丝粘度的温度1050℃，拉制成直径约10μm左右的玻璃纤维；
（2）称取石墨烯配制成浓度为0.5mg/ml的石墨烯分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（500W超声功率，200rpm搅拌速度）80ml石墨烯分散溶液，加入步骤（1）制得的玻璃纤维，超声搅拌10min，然后移至聚四氟乙烯的反应釜中，在100℃下保温15min；取出玻璃纤维清洗，烘干，得到石墨烯改性玻璃纤维增强体；
（3）将步骤（2）制得的石墨烯改性玻璃纤维增强体与硅烷偶联剂在乙醇和水的混合溶液中反应，于60℃下反应24h，反应所得产物依次用乙醇、水洗涤，最后在8000r/min的离心速率下离心30min得到硅烷偶联剂改性的玻璃纤维增强体，所述的硅烷偶联剂为氨基类型；所述石墨烯改性玻璃纤维增强体与硅烷偶联剂的质量比为 1:12； 所述乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的体积比为 3:2；所述乙醇和水混合溶剂的体积用量以石墨烯改性玻璃纤维增强体的质量计为 400mL/g；
（4）将尼龙树脂与与步骤（3）中所得的石墨烯改性玻璃纤维增强体通过挤出成型工艺进行复合。按下述重量份称取物料：尼龙树脂66份；硅烷偶联剂改性的玻璃纤维增强体30份；其他助剂4份（所述其它助剂包括抗氧剂、增塑剂、抗紫外线吸收剂、润滑剂、冲击改性剂、热稳定剂、增韧剂中的一种或一种以上）；将上述物料经双螺杆挤出机挤出并造粒，其中玻璃纤维增强体由侧喂料加入，挤出机螺杆转速为125转/分，温度为265℃，即可得到高性能石墨烯改性玻璃纤维增强聚酰胺复合材料。
实施例1~6和对比例1~2制得的石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料及市售的玻璃纤维按常规方法应用至树脂复合材料中（下面以尼龙材料为例）进行物理性能测试，结果见下表：
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备玻璃纤维：将50~55% SiO2、10~15%B2O3、5~10%Na2O、10~15%Al2O3、15~20%CaO及0.1~0.5%多壁碳纳米管或多孔石墨烯粉碎搅拌混合后，放在400mL的刚玉坩埚内，用硅钼棒电阻炉熔制，加料温度为1370℃，熔融澄清温度为1450±10℃，于1200℃出炉，浇注成型，送入马弗炉中，于500℃退火，制得玻璃；将制得的玻璃加热到拉丝粘度的温度1050℃，拉制成直径约10μm左右的玻璃纤维；
（2）玻璃纤维预处理；
（3）称取石墨烯量子点配制成浓度为0.1~1mg/ml的分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌80~100ml石墨烯量子点分散溶液，将预处理后的玻璃纤维加入其中，超声搅拌速度减半，浸渍30~60min；取出玻璃纤维清洗，烘干，待用；
（4）称取石墨烯配制成浓度为0.2~0.8mg/ml的石墨烯分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌80~100ml石墨烯分散溶液，加入步骤（3）制得的玻璃纤维，超声搅拌10min，然后移至聚四氟乙烯的反应釜中，在80~120℃下保温15~30min；取出玻璃纤维清洗，烘干，得到石墨烯改性玻璃纤维增强体；
（5）将步骤（4）制得的石墨烯改性玻璃纤维增强体与硅烷偶联剂在乙醇和水的混合溶液中反应，于55～75℃下反应20～24h，反应所得产物依次用乙醇、水洗涤，最后在8000～10000r/min的离心速率下离心15~30min得到硅烷偶联剂改性的玻璃纤维增强体；
（6）将树脂与步骤（5）制得的硅烷偶联剂改性的玻璃纤维增强体加入到双螺杆挤出机中熔融共混，挤出，注塑制得石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料。
2.根据权利要求1所述的石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）具体包括以下步骤：取5~50份玻璃纤维分相后，在浓度为1~2mol/L的HCl溶液中进行酸浸处理，酸浸处理是在恒温90~95℃条件下进行，使玻璃纤维中分出的Na2O-B2O3相溶解于酸，酸中加入浓度为40%的NH4Cl溶液作为缓冲剂，酸处理时间为30~60min；经水洗脱水、烘干，得到预处理玻璃纤维。
3.根据权利要求1所述的石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯量子点的粒径为2~10nm。
4.根据权利要求1所述的石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述多壁碳纳米管的OD为8nm。
5.根据权利要求1所述的石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述多孔石墨烯为2~5层，孔大小为3~6nm的多孔石墨烯。
6.根据权利要求1所述的石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为乙烯基类型、环氧基类型、氨基类型或甲基丙烯酰氧基类型中的一种。
7.权利要求1至6中任一项所述的方法制得的石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料。
CN201610612847.4A 2016-07-29 2016-07-29 一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料及其制备方法 Active CN106189220B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610612847.4A CN106189220B (zh) 2016-07-29 2016-07-29 一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610612847.4A CN106189220B (zh) 2016-07-29 2016-07-29 一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106189220A true CN106189220A (zh) 2016-12-07
CN106189220B CN106189220B (zh) 2018-07-24

Family

ID=57496870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610612847.4A Active CN106189220B (zh) 2016-07-29 2016-07-29 一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106189220B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110218443A (zh) * 2019-06-25 2019-09-10 青岛万林橡塑科技有限公司 一种高光泽高含量长玻纤增强pa复合材料的制备方法
CN111607211A (zh) * 2020-05-28 2020-09-01 宁波德伟电器有限公司 一种高散热pc复合材料及其制备方法
CN112457559A (zh) * 2020-12-22 2021-03-09 湖州三林塑料制品有限公司 一种适用于湖畔公园的塑木户外地板
CN113248747A (zh) * 2021-07-10 2021-08-13 山东墨匠新材料科技有限公司 一种改性玻璃纤维树脂复合材料制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101003418A (zh) * 2006-07-14 2007-07-25 上海兰度科技有限公司 一种定向排列碳纳米管复合纳米纤维、高速制备设备及其制备方法
CN102719067A (zh) * 2012-06-28 2012-10-10 广州高金技术产业集团有限公司 高性能的聚酯玻璃钢复合材料及其制备方法
CN104163578A (zh) * 2014-07-22 2014-11-26 杭州杭复新材料科技有限公司 石墨烯涂覆的复合玻璃纤维的制备方法
CN104710107A (zh) * 2015-02-10 2015-06-17 安徽丹凤集团桐城玻璃纤维有限公司 一种水净化处理用多孔玻璃纤维的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101003418A (zh) * 2006-07-14 2007-07-25 上海兰度科技有限公司 一种定向排列碳纳米管复合纳米纤维、高速制备设备及其制备方法
CN102719067A (zh) * 2012-06-28 2012-10-10 广州高金技术产业集团有限公司 高性能的聚酯玻璃钢复合材料及其制备方法
CN104163578A (zh) * 2014-07-22 2014-11-26 杭州杭复新材料科技有限公司 石墨烯涂覆的复合玻璃纤维的制备方法
CN104710107A (zh) * 2015-02-10 2015-06-17 安徽丹凤集团桐城玻璃纤维有限公司 一种水净化处理用多孔玻璃纤维的制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110218443A (zh) * 2019-06-25 2019-09-10 青岛万林橡塑科技有限公司 一种高光泽高含量长玻纤增强pa复合材料的制备方法
CN111607211A (zh) * 2020-05-28 2020-09-01 宁波德伟电器有限公司 一种高散热pc复合材料及其制备方法
CN112457559A (zh) * 2020-12-22 2021-03-09 湖州三林塑料制品有限公司 一种适用于湖畔公园的塑木户外地板
CN113248747A (zh) * 2021-07-10 2021-08-13 山东墨匠新材料科技有限公司 一种改性玻璃纤维树脂复合材料制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106189220B (zh) 2018-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106118003A (zh) 一种改性增强聚酯玻璃钢材料及其制备方法
Cui et al. Effect of carbon fibers grafted with carbon nanotubes on mechanical properties of cement-based composites
CN106219989B (zh) 一种石墨烯改性复合玻璃纤维的制备方法
CN106189220A (zh) 一种石墨烯改性玻璃纤维增强树脂复合材料及其制备方法
CN107057283B (zh) 一种碳纤维增强树脂基复合材料及其制备方法
CN105968717A (zh) 一种碳纤维/石墨烯/碳纳米管/环氧树脂预浸料及碳纤维复合材料的制备
CN105968718A (zh) 一种碳纤维/石墨烯/环氧树脂预浸料及碳纤维复合材料的制备方法
CN106245441B (zh) 一种石墨烯改性复合玻璃纤维在玻璃纤维过滤纸的应用
CN104693678B (zh) 含有石墨烯的酚醛树脂基复合材料及其制备方法
CN106752119A (zh) 一种炭黑纳米材料的制备方法
CN107189495A (zh) 一种多巴胺包覆纳米二氧化硅改性的导电导热玻璃纤维复合材料及其制备方法
CN102912626B (zh) 基于碳纳米管/氧化石墨烯/poss单体的纤维表面上浆剂的制备方法
CN106189151B (zh) 一种复合玻璃纤维增强聚酯玻璃钢材料及其制备方法
CN106243658B (zh) 一种持久抗菌的高性能聚酯玻璃钢材料及其制备方法
CN106245423A (zh) 一种抗菌玻璃纤维空气过滤纸及其制备方法
CN106243696B (zh) 一种高性能复合玻璃纤维增强树脂材料及其制备方法
CN104725779A (zh) 玻璃纤维增强塑料
CN106220118A (zh) 一种复合玻璃纤维增强石膏板及其制造方法
CN106147210B (zh) 一种复合玻璃纤维增强树脂材料及其制备方法
CN106243390B (zh) 一种高强度负载银/二氧化钛复合玻璃纤及其维制备方法
Wang et al. Mechanical performance of nanosilica filled quartz fiber/polyimide composites at room and elevated temperatures
Xiang et al. Enhanced interfacial interaction, mechanical properties and thermal stability of basalt fiber/epoxy composites with multi-scale reinforcements
CN109265923A (zh) 一种连续碳纤维复合材料及其制备方法
CN106277747B (zh) 一种负载银/二氧化钛复合玻璃纤及其维制备方法
CN106240090B (zh) 一种导电玻璃钢制品及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20191225

Address after: No.322, building 4, Zone 8, hengtaiyun shopping mall, Nanxiang, Yongqiao District, Suzhou City, Anhui Province

Patentee after: Suzhou Ziyuan Science and Technology Consulting Co., Ltd.

Address before: Foshan City, Guangdong province 528500 city streets Gaoming District (Xi'an) Guang'an River Road Development Zone No. 4 5 first floor of the garage

Patentee before: Foshan Gaoming District Chengruiji Technology Co., Ltd.

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20191227

Address after: 226500 No.20 Xinggang Road, Changjiang Town, Rugao City, Nantong City, Jiangsu Province

Patentee after: Jiangsu taisihong Technology Co., Ltd

Address before: No.322, building 4, Zone 8, hengtaiyun shopping mall, Nanxiang, Yongqiao District, Suzhou City, Anhui Province

Patentee before: Suzhou Ziyuan Science and Technology Consulting Co., Ltd.

TR01 Transfer of patent right