CN110216933A - 石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板及其制备方法 - Google Patents
石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110216933A CN110216933A CN201910567895.XA CN201910567895A CN110216933A CN 110216933 A CN110216933 A CN 110216933A CN 201910567895 A CN201910567895 A CN 201910567895A CN 110216933 A CN110216933 A CN 110216933A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- preparation
- fiber
- graphene
- graphene aerogel
- board
- 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.)
- Pending
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 138
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 138
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 108
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 239000000123 paper Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 20
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 18
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 16
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 16
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 claims description 15
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 15
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 14
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 claims description 12
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 12
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 12
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 claims description 11
- YSMRWXYRXBRSND-UHFFFAOYSA-N TOTP Chemical compound CC1=CC=CC=C1OP(=O)(OC=1C(=CC=CC=1)C)OC1=CC=CC=C1C YSMRWXYRXBRSND-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 10
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 7
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 claims description 6
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 6
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 238000010257 thawing Methods 0.000 claims description 6
- STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N tributyl phosphate Chemical group CCCCOP(=O)(OCCCC)OCCCC STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 5
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 5
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 4
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 claims description 3
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 claims description 3
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 claims 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 14
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 36
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 16
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 15
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical group [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 5
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 5
- 229910002012 Aerosil® Inorganic materials 0.000 description 4
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 4
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 4
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 4
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- PPASLZSBLFJQEF-RXSVEWSESA-M sodium-L-ascorbate Chemical compound [Na+].OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1[O-] PPASLZSBLFJQEF-RXSVEWSESA-M 0.000 description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M potassium iodide Chemical compound [K+].[I-] NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 3
- 235000010378 sodium ascorbate Nutrition 0.000 description 3
- PPASLZSBLFJQEF-RKJRWTFHSA-M sodium ascorbate Substances [Na+].OC[C@@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1[O-] PPASLZSBLFJQEF-RKJRWTFHSA-M 0.000 description 3
- 229960005055 sodium ascorbate Drugs 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 2
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 2
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N gallic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 2
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 2
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 239000011240 wet gel Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N [N].[P] Chemical compound [N].[P] YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- UQGFMSUEHSUPRD-UHFFFAOYSA-N disodium;3,7-dioxido-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3,5,7-tetraborabicyclo[3.3.1]nonane Chemical compound [Na+].[Na+].O1B([O-])OB2OB([O-])OB1O2 UQGFMSUEHSUPRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 229940074391 gallic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000004515 gallic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940071870 hydroiodic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229940116315 oxalic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960004839 potassium iodide Drugs 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B13/00—Layered products comprising a a layer of water-setting substance, e.g. concrete, plaster, asbestos cement, or like builders' material
- B32B13/04—Layered products comprising a a layer of water-setting substance, e.g. concrete, plaster, asbestos cement, or like builders' material comprising such water setting substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B13/08—Layered products comprising a a layer of water-setting substance, e.g. concrete, plaster, asbestos cement, or like builders' material comprising such water setting substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of paper or cardboard
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/12—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of paper or cardboard
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B21/00—Layered products comprising a layer of wood, e.g. wood board, veneer, wood particle board
- B32B21/02—Layered products comprising a layer of wood, e.g. wood board, veneer, wood particle board the layer being formed of fibres, chips, or particles, e.g. MDF, HDF, OSB, chipboard, particle board, hardboard
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B21/00—Layered products comprising a layer of wood, e.g. wood board, veneer, wood particle board
- B32B21/04—Layered products comprising a layer of wood, e.g. wood board, veneer, wood particle board comprising wood as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B21/06—Layered products comprising a layer of wood, e.g. wood board, veneer, wood particle board comprising wood as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of paper or cardboard
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B29/00—Layered products comprising a layer of paper or cardboard
- B32B29/06—Layered products comprising a layer of paper or cardboard specially treated, e.g. surfaced, parchmentised
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/02—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions
- B32B3/08—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions characterised by added members at particular parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/10—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
- B32B3/12—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by a layer of regularly- arranged cells, e.g. a honeycomb structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
- B32B37/1284—Application of adhesive
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/04—Interconnection of layers
- B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
- B32B9/002—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising natural stone or artificial stone
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
- B32B9/04—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B9/06—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of paper or cardboard
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2255/00—Coating on the layer surface
- B32B2255/12—Coating on the layer surface on paper layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2255/00—Coating on the layer surface
- B32B2255/20—Inorganic coating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/10—Inorganic fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/10—Inorganic fibres
- B32B2262/105—Ceramic fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/10—Inorganic fibres
- B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2266/00—Composition of foam
- B32B2266/12—Gel
- B32B2266/126—Aerogel, i.e. a supercritically dried gel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
- B32B2307/304—Insulating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
- B32B2307/306—Resistant to heat
- B32B2307/3065—Flame resistant or retardant, fire resistant or retardant
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
- B32B2307/54—Yield strength; Tensile strength
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
本发明公开了一种石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板及其制备方法，该方法包括以下步骤：(1)将纸蜂窝夹芯与底板通过粘结剂粘接；(2)将石墨烯气凝胶纤维填充至纸蜂窝夹芯的空腔中；(3)将纸蜂窝夹芯与面板通过粘结剂粘接，得到复合蜂窝板；(4)在复合蜂窝板的四周用无机保温材料密封，得到石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板。本发明的复合纸蜂窝板抗拉强度高、隔热性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板及其制备方法。
背景技术
蜂窝夹芯结构复合板是由上下两层面板和蜂窝芯粘合而成，当夹芯结构复合板承受弯曲载荷时，面板被拉伸，底板被压缩，由于蜂窝夹芯结构类似于连续排列的工字钢结构，可传递横向剪切，使其具有极佳的抗拉、抗弯特性和超轻型结构特征，因而得到广泛应用。传统蜂窝夹芯结构中的填充材料采用常规保温材料(如发泡纸、普通气凝胶)，填充困难且增加了复合板总体重量，同时由于在蜂窝芯中填充材料导致蜂窝夹芯结构复合板的抗拉、抗弯能力下降，从而影响其使用性能；此外，传统蜂纸窝夹芯结构复合板采用硬纸作为复合板的主要材料，易燃，保温效果差。
CN105365325B公开了一种纸蜂窝夹芯结构复合板材，包括面板、纸蜂窝内芯、底板，复合板材上均匀分布有凸起，其中复合板材的厚度不变，面板和底板的材质是植物纤维或合成纤维，凸起的宽度为80～100mm，高度为10～12mm，密度为20～30个/m2。上述复合板材易燃，保温效果不佳。
CN109665862A公开了一种绝热结构板及其制备方法，首先配置气凝胶的前驱体，原料混合后搅拌均匀，原料配方为：30％以下的水、70％以下的溶剂，10％-50％的硅源、5％以下的酸性催化剂、30％以下的阻燃剂，而后在前驱体中添加催化剂后以浇注、喷淋或浸润的方式填充蜂窝板并固化，催化剂相对前驱体的添加比例为0.5:100-30:100，继而对填充固化后的蜂窝板进行干燥处理，最后对干燥后的复合蜂窝板进行修边和封边处理成型。上述方法制备的结构板，保温效果良好，但是抗弯效果不佳，总体重量较重。
CN208415769U公开了一种气凝胶复合夹心保温板，包括由外向内依次层叠并通过粘结剂相互粘接的面板、保温芯板和底板，保温芯板包括聚乙烯制作的蜂窝板，填充于蜂窝板的蜂窝孔内的气凝胶颗粒，以及粘接于蜂窝板外表面的橡胶板，面板包括两块天然石材板和粘接于两天然石材板之间的玻璃纤维网格布。上述复合夹心保温板，总体重量较重，抗弯能力不佳。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板的制备方法。
本发明的第二个目的在于提供一种石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板，其具有抗拉强度高。进一步地，本发明的蜂窝纸板导热系数低、具有阻燃效果。
一方面，本发明提供一种石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纸蜂窝夹芯与底板通过粘结剂粘接；
(2)将石墨烯气凝胶纤维填充至纸蜂窝夹芯的空腔中；
(3)将纸蜂窝夹芯与面板通过粘结剂粘接，得到复合蜂窝板；
(4)在复合蜂窝板的四周用无机保温材料密封，得到石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(1)中，所述纸蜂窝夹芯通过以下方法制备：将原料纸板涂覆阻燃剂，25℃干燥后分切和连接，得到纸蜂窝夹芯；其中，所述的阻燃剂选自磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2,3-二氯丙基)酯、磷酸三(2,3-二溴丙基)酯中的一种或多种。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(2)中，所述的石墨烯气凝胶为纤维形状的石墨烯三维多孔材料，所述的石墨烯气凝胶纤维为0.1～5cm的短纤维，填充密度为10～70mg/ml。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(1)中，所述的纸蜂窝夹芯的空腔的孔径为1～60mm，纸蜂窝夹芯的面密度为0.1～60kg/m2。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(1)中，所述的底板选自硅酸钙板、水泥板、石膏板、石材、仿石材、金属板、纤维密度板板材中的一种或多种；步骤(3)中，所述的面板选自硅酸钙板、水泥板、石膏板、石材、仿石材、金属板、纤维密度板板材中的一种或多种。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(1)和步骤(3)中，所述的粘结剂选自聚氨酯阻燃粘结剂、环氧树脂粘结剂、有机硅树脂粘结剂、硅酸盐粘结剂、磷酸盐粘结剂中一种或多种。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(4)中，所述的无机保温材料选自陶瓷纤维毡、玻璃纤维毡、石棉、岩棉中的一种或多种。
根据本发明的制备方法，优选地，还包括石墨烯气凝胶纤维的制备步骤：以包括氧化石墨烯和水溶性海藻酸盐的原料制备得到。
根据本发明的制备方法，优选地，所述的石墨烯气凝胶纤维的制备步骤包括：
1)将氧化石墨烯与水混合形成氧化石墨烯分散液，将碱性物质与氧化石墨烯分散液混合得到氧化石墨烯溶液，然后将水溶性海藻酸盐与氧化石墨烯溶液混合得到纺丝液；
2)将纺丝液挤出至凝固浴中，得到氧化石墨烯湿纤维；
3)将氧化石墨烯湿纤维与还原剂溶液混合，在60～90℃下反应5～20h，得到石墨烯气凝胶湿纤维；
4)将石墨烯气凝胶湿纤维经过冷冻、解冻和干燥，得到石墨烯气凝胶纤维。
另一方面，本发明提供一种石墨烯气凝胶复合纸蜂窝板，其通过上述制备方法得到。
石墨烯气凝胶纤维是纤维形状的石墨烯三维多孔材料，具有三维多孔结构，具有较高的强度和压缩回弹性，在纸蜂窝夹芯空腔中填充石墨烯气凝胶纤维可以进一步改善蜂窝纸板的抗拉性能和隔热效果。原料纸板涂覆阻燃剂，可以改善石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板的阻燃性能。本发明的石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板抗拉强度得到进一步提高。此外，本发明的复合纸蜂窝板导热系数低、隔热效果好，同时还具有阻燃效果。另外，本发明的方法工艺简单、易操作、适合大规模工业化生产。
附图说明
图1为石墨烯气凝胶复合纸蜂窝板的正视图。
图2为石墨烯气凝胶复合纸蜂窝板的侧视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
<复合纸蜂窝板的制备>
根据本发明所述的制备方法，所述的石墨烯气凝胶纤维的制备步骤包括：
(1)纸蜂窝夹芯与底板粘接步骤；(2)填充步骤；(3)纸蜂窝夹芯与面板粘接步骤；(4)密封步骤。下面进行详细说明。
步骤(1)中，将纸蜂窝夹芯与底板通过粘结剂粘接。底板与纸蜂窝夹芯的下表面粘接。粘结剂涂覆位置可在纸蜂窝夹芯的下表面，也可以在底板，或者二者都涂覆均可。底板可以选自硅酸钙板、水泥板、石膏板、石材、仿石材、金属板、纤维密度板板材中的一种或多种，优选为硅酸钙板或水泥板，更优选为硅酸钙板。粘结剂可以选自聚氨酯阻燃粘结剂、环氧树脂粘结剂、有机硅树脂粘结剂、硅酸盐粘结剂、磷酸盐粘结剂中一种或多种，优选为聚氨酯阻燃粘结剂或硅酸盐粘结剂，更优选为聚氨酯阻燃粘结剂。这样有利于改善抗拉强度。
根据本发明的一个实施方式，在纸蜂窝夹芯的下表面涂覆一层粘结剂，将底板与纸蜂窝夹芯的下表面粘接，加压粘接10～50min；加压粘接的压力可以为0.01～5MPa，优选为0.05～2MPa，更优选0.1～0.15MPa；加压粘接时间可以为10～50min，优选为20～45min，更优选为30～35min。这样有利于提高蜂窝板底板和蜂窝纸板之间粘结的牢固程度。
在本发明中，通过以下制备方法制备纸蜂窝夹芯：选取原料纸板涂覆阻燃剂。根据本发明的一个实施方式，原料纸板涂覆的阻燃剂可以为磷氮系阻燃剂，包括磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2，3-二氯丙基)酯、磷酸三(2，3-二溴丙基)酯；优选为聚氨酯阻燃剂、磷酸三丁酯；更优选为聚氨酯阻燃剂。这样有利于改善纸蜂窝夹芯的阻燃效果。
选取原料纸板涂覆阻燃剂，25℃干燥后分切和连接，制成纸蜂窝夹芯。原料纸板的连接方式为粘接。根据本发明的一个实施方式，粘结剂选自聚氨酯阻燃粘结剂、环氧树脂粘结剂、有机硅树脂粘结剂、硅酸盐粘结剂、磷酸盐粘结剂中一种或多种，优选为粘结剂选自聚氨酯阻燃粘结剂、环氧树脂粘结剂，更优选为聚氨酯阻燃粘结剂。
纸蜂窝夹芯的空腔的孔径为1～60mm，面密度为0.1～60kg/m2。根据本发明的一个实施方式，纸蜂窝夹芯的空腔的孔径可以为1～60mm，优选为5～50mm，更优选为10～30mm；蜂窝板的面密度可以为0.1～60kg/m2；优选为1～5kg/m2；更优选为1～3kg/m2。
步骤(2)中，将石墨烯气凝胶纤维填充于纸蜂窝夹芯的空腔中。石墨烯气凝胶纤维为纤维形状的石墨烯三维多孔材料。可以采用本领域常规的方法将石墨烯气凝胶纤维填充于纸蜂窝夹芯的空腔中。根据本发明的一个实施方式，所述的石墨烯气凝胶纤维是0.1～5cm的短纤维，石墨烯气凝胶纤维在纸蜂窝夹芯的空腔的填充密度为15～70mg/ml。石墨烯气凝胶纤维长度可以为0.1～5cm，优选为1～3cm，更优选为2～3cm；石墨烯气凝胶纤维在纸蜂窝夹芯的空腔的填充密度可以为10～70mg/ml；优选为15～60mg/ml，更优选为25～40mg/ml。这样有利于同时提高蜂窝板的抗拉性能和隔热效果。
在本发明中，石墨烯气凝胶纤维可以采用包括氧化石墨烯和水溶性海藻酸盐的原料制备得到。具体地，石墨烯气凝胶纤维的制备步骤包括：1)将氧化石墨烯与水混合形成氧化石墨烯分散液，然后将碱性物质与氧化石墨烯分散液混合得到氧化石墨烯溶液，将水溶性海藻酸盐与氧化石墨烯溶液混合得到纺丝液；2)将纺丝液挤出至凝固浴中，得到氧化石墨烯湿纤维；3)将氧化石墨烯湿纤维与还原剂溶液混合，在60～90℃下反应5～20h，得到石墨烯气凝胶湿纤维；4)将石墨烯气凝胶湿纤维经过冷冻、解冻和干燥得到石墨烯气凝胶纤维。
步骤(3)中，将纸蜂窝夹芯与面板通过粘结剂粘接，得到复合蜂窝板。面板与纸蜂窝夹芯的上表面粘接。粘结剂涂覆位置可在纸蜂窝夹芯的上表面，也可以在面板，或者二者都涂覆均可。底板可以选自硅酸钙板、水泥板、石膏板、石材、仿石材、金属板、纤维密度板板材中的一种或多种；优选为硅酸钙板或水泥板，更优选为硅酸钙板。粘结剂可以选自聚氨酯阻燃粘结剂、环氧树脂粘结剂、有机硅树脂粘结剂、硅酸盐粘结剂、磷酸盐粘结剂中一种或多种；优选为聚氨酯阻燃粘结剂或硅酸盐粘结剂；更优选为聚氨酯阻燃粘结剂。这样有利于改善抗拉强度。
根据本发明的一个实施方式，在纸蜂窝夹芯的上表面涂覆一层粘结剂，将面板与纸蜂窝夹芯的上表面粘接，加压粘接0.5～3h。加压粘接的压力可以为0.01～5MPa，优选为0.05～2MPa，更优选为0.1～0.15MPa；加压粘接时间可以为0.5～3h，优选为1～3h，更优选为2h。这样有利于提高面板、纸蜂窝夹芯和底板之间粘接的牢固程度。
步骤(4)中，在复合蜂窝板的四周用无机保温材料密封。无机保温材料选自陶瓷纤维毡、玻璃纤维毡、石棉、岩棉中的一种或多种；优选为陶瓷纤维毡、玻璃纤维毡，更优选陶瓷纤维毡。这样有利于进一步提高石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板的隔热效果。任选地在复合蜂窝板密封前，还包括释放压力得到复合蜂窝板的步骤。根据本发明的一个实施方式，释放压力后，固化静置8～24h，得到复合蜂窝板。静置时间可以为8～24h，优选为8～15h，更优选为10～12h。这样有利于改善复合蜂窝板的抗拉性能。
<石墨烯气凝胶纤维的制备>
本发明的制备方法还可以包括石墨烯气凝胶纤维的制备步骤。由包括氧化石墨烯和水溶性海藻酸盐的原料制备得到石墨烯气凝胶纤维。1)将氧化石墨烯与水混合形成氧化石墨烯分散液，然后将碱性物质与氧化石墨烯分散液混合，得到氧化石墨烯溶液,将水溶性海藻酸盐与氧化石墨烯溶液混合得到纺丝液；2)将氧化石墨烯溶液添加至凝固浴中，得到氧化石墨烯湿纤维；3)将氧化石墨烯湿纤维与还原剂溶液混合，在60～90℃下反应5～20h，得到石墨烯气凝胶湿纤维；4)将石墨烯气凝胶湿纤维经过冷冻、解冻和干燥得到石墨烯气凝胶纤维。
在步骤1)中，将氧化石墨烯与水混合形成氧化石墨烯分散液。混合的顺序并没有特别限定。根据本发明的一个实施方式，将氧化石墨烯加入水中进行分散，形成氧化石墨烯分散液。根据本发明的另一个实施方式，将水加入氧化石墨烯中进行分散，形成氧化石墨烯分散液。氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯浓度可以为4～10mg/ml，优选为5～9mg/ml，更优选为6～7mg/ml。这样有利于改善石墨烯气凝胶的壳层结构，从而改善导热系数。
将碱性物质与氧化石墨烯分散液混合，得到氧化石墨烯溶液。混合的顺序并没有特别限定。根据本发明的一个实施方式，将碱性物质加入氧化石墨烯分散液中，形成氧化石墨烯溶液。根据本发明的另一个实施方式，将氧化石墨烯溶液加入碱性物质中，形成氧化石墨烯溶液。碱性物质可以为氢氧化钾或氢氧化钠；优选为氢氧化钾。碱性物质可以以固体粉末的形式使用，或者以碱性水溶液的形式使用。碱性水溶液中的碱性物质的浓度为0.02～0.2mol/L，优选为0.03～0.15mol/L，更优选为0.05～0.1mol/L。超声分散的时间为3～15min，优选为5～9min，更优选为5～8min。这样有利于改善石墨烯气凝胶的壳层结构，从而改善导热系数。
将水溶性海藻酸盐与氧化石墨烯溶液混合，得到纺丝液。混合的顺序并没有特别限定。根据本发明的一个实施方式，将水溶性海藻酸盐加入氧化石墨烯溶液中，形成纺丝液。根据本发明的另一个实施方式，将氧化石墨烯加入水溶性海藻酸盐溶液中，形成纺丝液。水溶性海藻酸盐的浓度为0.02～0.2mol/L，优选为0.03～0.15mol/L，更优选为0.05～0.1mol/L。水溶性海藻酸盐可以为海藻酸钠。
在步骤2)中，将纺丝液挤出至凝固浴中，得到氧化石墨烯湿纤维。凝固浴是过量的，有利于氧化石墨烯湿纤维的凝固和有序排列。所述凝固浴优选为氯化钙水溶液，其中的氯化钙浓度为1～8wt％，优选为2～7wt％，更优选为3～5wt％。根据本发明的一个实施方式，将纺丝液通过挤出设备挤入氯化钙水溶液中，然后静置5～60min，优选为10～50min，更优选为15～30min。这样有利于形成湿纤维。滴加设备的口径可以为0.5～5mm，优选为1～3.5mm，更优选为1～2mm。挤出设备并没有特别限制，例如注射器等。静置后形成的湿纤维沉到容器底部，将凝固浴倒掉，加入大量去离子水清洗得到氧化石墨烯湿纤维。
在步骤3)中，将氧化石墨烯湿纤维与还原剂溶液混合，在60～90℃下反应5～20h，得到石墨烯气凝胶湿纤维。氧化石墨烯纤维与还原剂溶液混合进行还原反应。还原反应的温度可以为60～90℃，优选为65～85℃，更优选为70～80℃。还原反应的时间可以为5～20h，优选为8～15h，更优选为9～12h。这样可以兼顾生产效率和壳层结构的形成。还原剂溶液中的还原剂浓度为3～10g/L；优选为3.5～8g/L；更优选为4～6g/L。还原剂可以选自乙二胺、抗坏血酸钠、氢碘酸、草酸与碘化钾组合物、没食子酸、硫化钠、四硼酸钠中的一种或多种；优选为乙二胺或抗坏血酸钠。这样有利于改善石墨烯纤维的壳层结构，从而改善导热系数和强度。根据本发明的一个实施方式，还原剂溶液为3～10g/L，优选为3.5～8g/L，更优选为4～6g/L的抗坏血酸钠水溶液。
在步骤4)中，将石墨烯湿凝胶经过清洗、冷冻、解冻和干燥，得到石墨烯气凝胶湿纤维。根据本发明的一个实施方式，将石墨烯气凝胶湿纤采用水浸泡清洗10～36h，然后置于-10～-35℃下冷冻5～15h，随后在15～35℃下解冻，最后在常压下25～60℃下干燥，得到石墨烯气凝胶纤维。浸泡清洗可以采用去离子水或蒸馏水。浸泡清洗可以为10～36h，优选为15～30h，更优选为20～24h。清洗之后，将石墨烯湿凝胶冷冻，冷冻温度可以为-10～-35℃，优选为-15～-30℃，更优选为-20～-25℃。冷冻时间可以为5～15h，优选为8～13h，更优选为10～12h。冷冻之后的石墨烯气凝胶湿纤维在15～35℃，优选为16～30℃，更优选为20～25℃下解冻。解冻完成后，将石墨烯气凝胶湿纤维在常压下干燥得到石墨烯气凝胶纤维。常压为1atm左右。干燥温度为25～60℃，优选为28～50℃，更优选为30～35℃。
<复合纸蜂窝板>
本发明还提供上述制备方法得到的石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板。复合纸蜂窝板的导热系数达到0.025W/(m·k)以下。抗拉强度达到0.15MPa以上，优选为0.20MPa以上。防火等级达到A级。
下面介绍以下实施例的测试方法：
导热系数：颗粒或粉料样品的导热系数测试采用瞬态热线法，参考GB/T 10297-2015《非金属固体材料导热系数的测定热线法》，将样品均匀填充到样品盒中，在两个样品盒中间置入线热源，热线源直接接触到样品。
防火等级：样品的燃烧性能测试参考GB/T 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》。
抗拉强度：样品的抗拉强度参考GB/T 1452-2018《夹层结构平拉强度试验方法》进行测定。
以下实施例和比较例的蜂窝夹芯均采用尺寸为300×300×30mm，蜂窝夹芯的空腔的孔径为15mm，面密度为1kg/m2。
制备例1
(1)将500mg氧化石墨烯分散在100ml去离子水中得到浓度为5mg/ml的氧化石墨烯溶液。将0.56g氢氧化钾加入到氧化石墨烯溶液中，形成均相的氧化石墨烯溶液，将10mg/ml的海藻酸钠水溶液与氧化石墨烯溶液混合得到纺丝液。
(2)采用将纺丝液挤出至5wt％氯化钙水溶液中，静置30min，用去离子水清洗一遍，得到氧化石墨烯湿纤维。
(3)将氧化石墨烯湿纤维加入4g/L的抗坏血酸钠溶液中，在80℃下反应10h，制得石墨烯气凝胶湿纤维。
(4)将石墨烯气凝胶湿纤维用去离子水浸泡清洗24h，在-20℃下冷冻10h，25℃下解冻，然后在30℃下干燥24h，切割为2cm短纤维，制得石墨烯气凝胶纤维。
实施例1
将一块原料纸板涂覆一层磷酸三丁酯阻燃剂，25℃干燥1h后，分切、粘接成尺寸为300×300×30mm，孔径为15mm的纸蜂窝夹芯。在纸蜂窝夹芯下表面涂覆一层聚氨酯粘结剂，贴合300×300×2mm的硅酸钙板底板，0.1MPa加压30min。将石墨烯气凝胶纤维(制备例1)填充至纸蜂窝夹芯的空腔中，填充密度为35mg/ml。在纸蜂窝夹芯上表面涂覆一层聚氨酯粘结剂，贴合300×300×5mm的硅酸钙面板，0.1MPa加压2h，释压固化12h，得到复合蜂窝板。在复合蜂窝板的四周用陶瓷纤维毡密封处理，得到石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板。
实施例2
将一块原料纸板涂覆一层磷酸三丁酯阻燃剂，25℃干燥1h后，分切、粘接成尺寸为300×300×30mm，孔径为15mm的纸蜂窝夹芯。在纸蜂窝夹芯下表面涂覆一层硅酸盐粘结剂，贴合300×300×2mm的硅酸钙板底板，0.1MPa加压30min，将石墨烯气凝胶填充至纸蜂窝夹芯的空腔中，填充密度为35mg/ml。在纸蜂窝夹芯上表面涂覆一层硅酸盐粘结剂，贴合300×300×5mm的硅酸钙面板，0.1MPa加压2h，释压固化12h，得到复合蜂窝板。在复合蜂窝板的四周用石棉条密封处理，得到石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板。
实施例3
将一块原料纸板涂覆一层磷酸三(2-乙基己基)酯阻燃剂，25℃干燥1h后，分切、粘接成尺寸为300×300×30mm，孔径为15mm的纸蜂窝夹芯。在纸蜂窝夹芯下表面涂覆一层聚氨酯粘结剂，贴合300×300×2mm的水泥底板，0.1MPa加压30min。将石墨烯气凝胶纤维，填充至纸蜂窝夹芯的空腔中，填充密度为35mg/ml。在纸蜂窝夹芯上表面涂覆一层聚氨酯粘结剂，贴合300×300×5mm的水泥面板，0.1MPa加压2h，释压固化12h，得到复合蜂窝板。在复合蜂窝板的四周用陶瓷纤维毡密封处理，得到石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板。
实施例4
将一块原料纸板涂覆一层磷酸三(2,3-二溴丙基)酯阻燃剂，25℃干燥1h后，分切、粘接成尺寸300×400×30mm，孔径15mm的纸蜂窝夹芯。在纸蜂窝夹芯下表面涂覆一层硅酸盐粘结剂，贴合300×400×2mm的水泥板底板，0.1MPa加压30min，将石墨烯气凝胶纤维，填充至纸蜂窝夹芯的空腔中，填充密度为35mg/ml。在纸蜂窝夹芯上表面涂覆一层聚氨酯粘结剂，贴合300×300×5mm的水泥面板，0.1MPa加压2h，释压固化12h，得到复合蜂窝板。在复合蜂窝板的四周用陶瓷纤维毡密封处理，得到石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板。
比较例1
将一块原料纸板，分切、粘接成尺寸300×400×30mm，孔径15mm的纸蜂窝夹芯。在纸蜂窝夹芯下表面涂覆一层环氧树脂粘结剂，形成第一粘结层，贴合300×300×2mm的硅酸钙板作为底板，0.1MPa下加压粘接30min。将二氧化硅气凝胶填充至纸蜂窝夹芯的空腔中。在纸蜂窝夹芯的上表面涂覆一层环氧树脂粘结剂，形成第二粘结层，贴合300×300×5mm的硅酸钙板作为面板，0.1MPa下加压2h，释放压力，固化静置12h，得到复合蜂窝板。在复合蜂窝板的四周用玻璃纤维毡密封处理，得到二氧化硅气凝胶复合纸蜂窝板。
比较例2
将一块原料纸板，分切、粘接成尺寸300×400×30mm，孔径15mm的纸蜂窝夹芯。在纸蜂窝夹芯下表面涂覆一层聚氨酯粘结剂，形成第一粘结层，贴合300×300×2mm的水泥板作为底板，0.1MPa下加压粘接30min。将二氧化硅气凝胶填充至纸蜂窝夹芯的空腔中。在纸蜂窝夹芯的上表面涂覆一层聚氨酯粘结剂，形成第二粘结层，贴合300×300×5mm的水泥板作为面板，0.1MPa下加压2h，释放压力，固化静置12h，得到复合蜂窝板。在复合蜂窝板的四周用玻璃纤维毡密封处理，得到二氧化硅气凝胶复合纸蜂窝板。
对实施例1～4、比较例1～2得到的复合纸蜂窝板进行测试，结果如下表所示：
表1
| 编号 | 导热系数，W/(m·k) | 抗拉强度，MPa | 面密度，kg/m<sup>2</sup> | 防火等级 |
| 实施例1 | 0.020 | 0.19 | 16.5 | A |
| 实施例2 | 0.017 | 0.15 | 15.4 | A |
| 实施例3 | 0.016 | 0.17 | 18.4 | A |
| 实施例4 | 0.018 | 0.16 | 18.6 | A |
| 比较例1 | 0.030 | 0.13 | 20.2 | A |
| 比较例2 | 0.031 | 0.12 | 20.5 | A |
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。
Claims (10)
1.一种石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将纸蜂窝夹芯与底板通过粘结剂粘接；
(2)将石墨烯气凝胶纤维填充至纸蜂窝夹芯的空腔中；
(3)将纸蜂窝夹芯与面板通过粘结剂粘接，得到复合蜂窝板；
(4)在复合蜂窝板的四周用无机保温材料密封，得到石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述纸蜂窝夹芯通过以下方法制备：将原料纸板涂覆阻燃剂，25℃干燥后分切和连接，得到纸蜂窝夹芯；其中，所述的阻燃剂为选自磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2,3-二氯丙基)酯、磷酸三(2,3-二溴丙基)酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的石墨烯气凝胶为纤维形状的石墨烯三维多孔材料，所述的石墨烯气凝胶纤维为0.1～5cm的短纤维，填充密度为10～70mg/ml。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的纸蜂窝夹芯的空腔的孔径为1～60mm，纸蜂窝夹芯的面密度为0.1～60kg/m2。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的底板选自硅酸钙板、水泥板、石膏板、石材、仿石材、金属板、纤维密度板板材中的一种或多种；步骤(3)中，所述的面板选自硅酸钙板、水泥板、石膏板、石材、仿石材、金属板、纤维密度板板材中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(3)中，所述的粘结剂选自聚氨酯阻燃粘结剂、环氧树脂粘结剂、有机硅树脂粘结剂、硅酸盐粘结剂、磷酸盐粘结剂中一种或多种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的无机保温材料选自陶瓷纤维毡、玻璃纤维毡、石棉、岩棉中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括石墨烯气凝胶纤维的制备步骤：以包括氧化石墨烯和水溶性海藻酸盐的原料制备得到。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯气凝胶纤维的制备步骤包括：
1)将氧化石墨烯与水混合形成氧化石墨烯分散液，将碱性物质与氧化石墨烯分散液混合得到氧化石墨烯溶液，然后将水溶性海藻酸盐与氧化石墨烯溶液混合得到纺丝液；
2)将纺丝液挤出至凝固浴中，得到氧化石墨烯湿纤维；
3)将氧化石墨烯湿纤维与还原剂溶液混合，在60～90℃下反应5～20h，得到石墨烯气凝胶湿纤维；
4)将石墨烯气凝胶湿纤维经过清洗、冷冻、解冻和干燥，得到石墨烯气凝胶纤维。
10.一种石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板，其特征在于，根据权利要求1～9任一项所述的方法制备得到。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910567895.XA CN110216933A (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910567895.XA CN110216933A (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110216933A true CN110216933A (zh) | 2019-09-10 |
Family
ID=67815122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910567895.XA Pending CN110216933A (zh) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | 石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110216933A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113510978A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-10-19 | 杭州本创科技有限公司 | 一种气凝胶防腐隔热柔性板及其制作方法 |
| CN114775298A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-07-22 | 广东机电职业技术学院 | 一种含石墨烯气凝胶的复合材料及其制备方法和应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1719698A1 (en) * | 2005-05-05 | 2006-11-08 | Northrop Grumman Corporation | Thermally insulated structure-tapered joint |
| CN103603081A (zh) * | 2013-09-24 | 2014-02-26 | 青岛大学 | 一种石墨烯增强聚合物多孔海绵纤维的制备方法 |
| CN104553091A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-29 | 高俊丽 | 一种气凝胶复合板及其制备方法 |
| CN105645404A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-06-08 | 浙江大学 | 一种蜂窝状结构石墨烯气凝胶球及其制备方法 |
| CN107501635A (zh) * | 2017-08-07 | 2017-12-22 | 国家海洋局第三海洋研究所 | 一种石墨烯/海藻酸钠复合材料的制备方法 |
| CN108587571A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-09-28 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 石墨烯气凝胶智能相变纤维、其制备方法及应用 |
-
2019
- 2019-06-27 CN CN201910567895.XA patent/CN110216933A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1719698A1 (en) * | 2005-05-05 | 2006-11-08 | Northrop Grumman Corporation | Thermally insulated structure-tapered joint |
| CN103603081A (zh) * | 2013-09-24 | 2014-02-26 | 青岛大学 | 一种石墨烯增强聚合物多孔海绵纤维的制备方法 |
| CN104553091A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-29 | 高俊丽 | 一种气凝胶复合板及其制备方法 |
| CN105645404A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-06-08 | 浙江大学 | 一种蜂窝状结构石墨烯气凝胶球及其制备方法 |
| CN107501635A (zh) * | 2017-08-07 | 2017-12-22 | 国家海洋局第三海洋研究所 | 一种石墨烯/海藻酸钠复合材料的制备方法 |
| CN108587571A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-09-28 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 石墨烯气凝胶智能相变纤维、其制备方法及应用 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113510978A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-10-19 | 杭州本创科技有限公司 | 一种气凝胶防腐隔热柔性板及其制作方法 |
| CN114775298A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-07-22 | 广东机电职业技术学院 | 一种含石墨烯气凝胶的复合材料及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110181879A (zh) | 石墨烯气凝胶纤维复合蜂窝铝板及其制备方法 | |
| CA2866607C (en) | Thermally conductive composite element based on expanded graphite | |
| CN102424731B (zh) | 抗渗型隧道防火涂料及其使用方法 | |
| CN110216933A (zh) | 石墨烯气凝胶纤维复合纸蜂窝板及其制备方法 | |
| CN102587516A (zh) | 一种建筑墙体用真空绝热板及其制备方法 | |
| CN109160777B (zh) | 一种纤维增强复合隔热材料及其制备方法 | |
| CN110181875A (zh) | 蜂窝夹芯板及其制备方法和用途 | |
| CN208009673U (zh) | 纳米二氧化硅气凝胶绝热板以及建筑墙体 | |
| CN105735500A (zh) | 一种无纺布硅铝气凝胶复合夹心保温防火板 | |
| CN110281597A (zh) | 石墨烯气凝胶纤维复合塑料蜂窝板及其制备方法 | |
| CN105672506A (zh) | 一种岩棉硅铝气凝胶复合夹心保温防火板 | |
| CN110281598A (zh) | 塑料蜂窝板及其制备方法 | |
| CN110181876A (zh) | 纸蜂窝板及其制造方法 | |
| CN105369920A (zh) | 外墙外保温防火保温装饰一体板专用芯材及其制备方法 | |
| CN102701686A (zh) | 一种保险柜用防火隔热填充材料及其制备方法 | |
| CN102515796B (zh) | 一种玻璃窑用高温复合环保涂料 | |
| CN111233396A (zh) | 一种a级复合防火保温板及其制备方法 | |
| CN110181874A (zh) | 铝蜂窝板及其生产方法 | |
| CN202099885U (zh) | 一种阻燃隔热泡沫结构 | |
| CN102173718A (zh) | 一种高岭土与膨胀蛭石的复合板材 | |
| CN102433956B (zh) | 一种复合墙体板的制造方法 | |
| CN101774207A (zh) | 纤维水泥粉煤灰泡沫夹芯板的制备方法 | |
| CN107035010B (zh) | 陶瓷棉定向复合竖丝岩棉板及生产工艺 | |
| CN110181877A (zh) | 塑料蜂窝板及其制造方法 | |
| CN211369094U (zh) | 保温复合板和建材家具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190910 |