CN109574695A - 一种石墨烯改性地铁座椅下吸声板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯改性地铁座椅下吸声板的制备方法，采用短纤维针刺体作为预制体骨架，采用树脂浸渍、固化、炭化的工艺进行硬化处理。该方法为：一、采用炭纤维针刺体作为预制体材料；二、树脂浸渍液的配置；三、树脂浸渍；四、固化处理；五、炭化处理；六、机械加工后，制得石墨烯改性地铁座椅下吸声板。本发明采用炭纤维作为骨架，树脂炭基体作为增强体且经过石墨烯改性的低密度、多孔炭/炭吸声板，具有防水、防火、抗老化、抗冲击能力好，用材低能耗、环保、废弃后对环境无污染，在使用过程中，吸声效果好等优点。

Description

一种石墨烯改性地铁座椅下吸声板的制备方法
技术领域
本发明属于新材料领域，具体涉及一种耐腐蚀、抗老化、地铁座椅下吸声板材。
背景技术
随着人们生活品质的不断提高和环保意识的日益增强，其对生活环境的要求也逐步提高，噪声的控制问题已引起各国政府和科技工作者的普遍重视。各种吸音材料被广泛应用于噪声控制。地铁乘车环境的噪音问题也得到各方重视。
将常见的穿孔板的穿孔直径控制到1mm以下，就形成了微穿孔板。此时，微穿孔板本身就已经具有足够的声阻，同时具有足够低的质量声抗，形成宽带吸声体，而不需要添加任何多孔材料。随着材料和穿孔加工技术的发展和提高，以及宽频、高效、清洁、环保的吸声特点，微穿孔板吸声结构在众多场所的墙面和顶面装修中广泛使用。
微穿孔板可以看作大量微管(微穿孔)的并联，每个微穿孔为一个很细的短管，在孔间距比孔径大很多时，可假设各孔的特性互不影响，微穿孔板的声阻抗简单地等于单孔的声阻抗除以孔的数量。声波在管内传播时，考虑粘滞性的影响，在管壁上质点沿轴向的振动速度为零，在中心轴上的振动速度最大，管中沿半径方向存在速度阶梯。另一方面在孔间距比波长小很多时，孔之间板面对声波的反射也可以忽略不计。
专利号为201610754469.3的中国专利公开了一种微穿孔吸音板包括板体，板体上设置有均匀布置的微穿孔，微穿孔斜向布置，在微穿孔的背面形成阻挡部，阻挡部与微穿孔之间留有间隙，间隙与微穿孔组合形成声音通道。然而这种微穿孔吸音板的微穿孔的开孔形式只能适用于板体厚度为0.8-1mm，硬度较小的铝合金或者镀锌钢，使得微穿孔吸音板较软，达不到某些特定使用环境的抗压要求，因此急需开发较硬的金属板体制成的微孔吸声板。但是较硬的金属板体材质硬，使用冲针刺孔工艺时模具使用寿命较低，需要经常更换，无法实现批量生产。
低密度炭纤维复合材料对各个频率的声音均具有优良的吸声效果，加速吸音效率，起到了隔声降噪的效果，同时还具有阻燃隔热的作用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种工艺简单、硬化效果好、具有防水、防火、抗老化、抗冲击能力好，用材低能耗、环保、废弃后对环境无污染，在使用过程中，吸声效果好等优点的石墨烯改性地铁座椅下吸声板的制备方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种石墨烯改性地铁座椅下吸声板的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一：采用炭纤维针刺体作为预制体材料，预制体密度控制在0.05g/cm3-0.15g/cm3。
步骤二：配置树脂浸渍液，将树脂和酒精按一定的比例混合搅拌，其混合比例为树脂：酒精=1：（4-10），搅拌均匀。然后将石墨烯按一定比例添加到树脂浸渍液中，搅拌均匀。
步骤三：将步骤二中配置好的树脂浸渍液加压浸渍在预制体坯体内，压力为0.5MPa-4.0MPa下进行浸渍。
步骤四：将步骤三中浸渍处理后坯体置于固化炉内进行固化处理，固化温度为110℃-200℃。
步骤五：将步骤四中固化处理的坯体置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为700℃-900℃。
步骤六：将步骤五出炉的地铁座椅下吸声板坯体经过机械加工后，制得石墨烯改性地铁座椅下吸声板。其最终密度为0.60 g/cm3-1.50 g/cm3。
上述的一种石墨烯改性地铁座椅下吸声板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的炭纤维为PAN基炭纤维，丝束数为1K-12K，炭纤维针刺体布针密度为10针/cm2-40针/cm2，炭纤维长度控制在5mm-100mm。
上述的一种石墨烯改性地铁座椅下吸声板的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的树脂为环氧树脂或酚醛树脂，酒精为工业酒精，纯度≥95%，石墨烯添加量为0.08wt%-0.5 wt%。
上述的一种石墨烯改性地铁座椅下吸声板的制备方法，其特征在于，步骤三中所述的浸渍工艺，浸渍时间为1h-10h。
上述的一种石墨烯改性地铁座椅下吸声板的制备方法，其特征在于，步骤四中所述的固化升温速率为5℃/h-20℃/h，保温1h-5h。
上述的一种石墨烯改性地铁座椅下吸声板的制备方法，其特征在于，步骤五中所述的炭化升温速率为5℃/h-30℃/h，保温1h-6h。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、与传统吸声板的制备技术相比，本发明采用炭纤维作为骨架，树脂炭基体作为增强体且经过石墨烯改性的低密度、多孔炭/炭吸声板具有一定的机械强度，抗老化和耐腐蚀性能好等优点。
2、本发明工艺简单，吸声效果好，并且易于大批量生产，可按照不同要求将材料随意进行加工切割成型。
附图说明
图1是本发明制备石墨烯改性地铁座椅下吸声板的工艺流程框图。
具体实施方式
实施例1
步骤一：采用炭纤维针刺体作为预制体材料，预制体密度控制在0.05 g/cm3，炭纤维为PAN基炭纤维，丝束数为1K，布针密度为10针/cm2，炭纤维长度控制在5mm-100mm。
步骤二：配置树脂浸渍液，将树脂和酒精按一定的比例混合搅拌，其混合比例为树脂：酒精=1：4，树脂为环氧树脂，酒精为工业酒精，纯度≥95%，石墨烯添加量为0.08wt%，搅拌均匀。
步骤三：将步骤二中配置好的树脂浸渍液加压浸渍在预制体坯体内，压力为0.5MPa下进行浸渍，浸渍时间为1h。
步骤四：将步骤三中浸渍处理后坯体置于固化炉内进行固化处理，固化温度为110℃，固化升温速率为5℃/h，保温1h。
步骤五：将步骤四中固化处理的坯体置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为700℃，炭化升温速率为5℃/h，保温1h。
步骤六：将步骤五出炉的地铁座椅下吸声板坯体经过机械加工后，制得石墨烯改性地铁座椅下吸声板。其最终密度为0.60 g/cm3。
实施例2
步骤一：采用炭纤维针刺体作为预制体材料，预制体密度控制在0.10 g/cm3，炭纤维为PAN基炭纤维，丝束数为3K，布针密度为20针/cm2，炭纤维长度控制在5mm-100mm。
步骤二：配置树脂浸渍液，将树脂和酒精按一定的比例混合搅拌，其混合比例为树脂：酒精=1：6，树脂为酚醛树脂，酒精为工业酒精，纯度≥95%，石墨烯添加量为0.1wt%，搅拌均匀。
步骤三：将步骤二中配置好的树脂浸渍液加压浸渍在预制体坯体内，压力为2.0MPa下进行浸渍，浸渍时间为2h。
步骤四：将步骤三中浸渍处理后坯体置于固化炉内进行固化处理，固化温度为150℃，固化升温速率为10℃/h，保温3h。
步骤五：将步骤四中固化处理的坯体置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为800℃，炭化升温速率为10℃/h，保温3h。
步骤六：将步骤五出炉的地铁座椅下吸声板坯体经过机械加工后，制得石墨烯改性地铁座椅下吸声板。其最终密度为1.05 g/cm3。
实施例3
步骤一：采用炭纤维针刺体作为预制体材料，预制体密度控制在0.15g/cm3，炭纤维为PAN基炭纤维，丝束数为12K，布针密度为40针/cm2，炭纤维长度控制在5mm-100mm。
步骤二：配置树脂浸渍液，将树脂和酒精按一定的比例混合搅拌，其混合比例为树脂：酒精=1：10，树脂为环氧树脂，酒精为工业酒精，纯度≥95%，石墨烯添加量为0.5 wt%，搅拌均匀。
步骤三：将步骤二中配置好的树脂浸渍液加压浸渍在预制体坯体内，压力为4.0MPa下进行浸渍，浸渍时间为10h。
步骤四：将步骤三中浸渍处理后坯体置于固化炉内进行固化处理，固化温度为200℃，固化升温速率为20℃/h，保温5h。
步骤五：将步骤四中固化处理的坯体置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为900℃，炭化升温速率为20℃/h，保温5h。
步骤六：将步骤五出炉的地铁座椅下吸声板坯体经过机械加工后，制得石墨烯改性地铁座椅下吸声板。其最终密度为1.50 g/cm3。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种石墨烯改性地铁座椅下吸声板的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一：采用炭纤维针刺体作为预制体材料，预制体密度控制在0.05 g/cm3-0.15g/cm3；
步骤二：配置树脂浸渍液，将树脂和酒精按一定的比例混合搅拌，其混合比例为树脂：酒精=1：（4-10），搅拌均匀，然后将石墨烯按一定比例添加到树脂浸渍液中，搅拌均匀；
步骤三：将步骤二中配置好的树脂浸渍液加压浸渍在预制体坯体内，压力为0.5MPa-4.0MPa下进行浸渍；
步骤四：将步骤三中浸渍处理后坯体置于固化炉内进行固化处理，固化温度为110℃-200℃；
步骤五：将步骤四中固化处理的坯体置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为700℃-900℃；
步骤六：将步骤五出炉的地铁座椅下坯体经过机械加工后，制得石墨烯改性地铁座椅下吸声板，其最终密度为0.60g/cm3-1.50g/cm3。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性地铁座椅下吸声板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的炭纤维为PAN基炭纤维，丝束数为1K-12K，炭纤维针刺体布针密度为10针/cm2-40针/cm2，炭纤维长度控制在5mm-100mm。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性地铁座椅下吸声板的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的树脂为环氧树脂或酚醛树脂，酒精为工业酒精，纯度≥95%，石墨烯添加量为0.08wt%-0.5 wt%。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性地铁座椅下吸声板的制备方法，其特征在于，步骤三中所述的浸渍工艺，浸渍时间为1h-10h。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性地铁座椅下吸声板的制备方法，其特征在于，步骤四中所述的固化升温速率为5℃/h-20℃/h，保温1h-5h。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性地铁座椅下吸声板的制备方法，其特征在于，步骤五中所述的炭化升温速率为5℃/h-30℃/h，保温1h-6h。
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