CN113372036A - 一种飞机用玻璃棉复合材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种飞机用玻璃棉复合材料及制备方法，包括：步骤S1:将氧化石墨烯在利用相转化催化剂用卤代烷基反应，得到烷基化石墨烯；步骤S2:将所述烷基化石墨烯、环氧树脂及固化剂混合，得到复合涂层；步骤S3:将所述复合涂层涂覆至所述玻璃棉上，得到所述石墨烯‑玻璃棉复合板。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明采用烷基化的石墨烯与环氧树脂进行复配，使其在环氧树脂中的分散性增强，从而环氧树脂层耐磨性，然后涂覆在玻璃棉的表面，最终获得高耐磨性的石墨烯‑玻璃棉复合板，同时，由于石墨烯经过烷基化处理，具有疏水性，不会因为掺杂而降低环氧树脂的防水性。
Description
技术领域
本发明属于玻璃棉制备领域，具体涉及一种飞机用玻璃棉复合材料及制备方法。
背景技术
超细玻璃棉因为其耐高温、高强度且具有多孔结构，已经广泛应用于航天领域中，尤其是在飞机隔热、降噪中的使用。在超细玻璃棉制备成应用产品是，如降噪板等，往往需要与隔音材料复合使用，而将两种材料的结合常用方法则是通过高分子层进行粘合。
尽管，玻璃棉具有很好的耐磨性，但是由于进行粘合的高分子层通常耐磨性不强，容易造成损坏，因而限制了玻璃棉的使用。
同样，石墨烯作为新世纪的新兴材料广泛应用于航天领域中，在增强材料耐磨性方面已经被研究者们进行多方尝试，但是由于其本来的亲水性，在与高分子材料复配后，会降低复合板的防水性，其摩擦系数降低程度有限，使其应用受到限制。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供种飞机用玻璃棉复合材料及制备方法。
具体技术方案如下：
一种石墨烯-玻璃棉复合板的制备方法，其不同之处在于，包括：
步骤S1:将氧化石墨烯在利用相转化催化剂用卤代烷基反应，得到烷基化石墨烯；
步骤S2:将所述烷基化石墨烯、环氧树脂及固化剂混合，得到复合涂层；
步骤S3:将所述复合涂层涂覆至所述玻璃棉上，得到所述石墨烯-玻璃棉复合板。
进一步，所述步骤S1中，将所述氧化石墨烯与NaOH或KOH溶液反应后，然后与所述卤代烷基反应，所述卤代烷基的碳原子数大于6，所述相转化催化剂为四辛基溴化铵。
进一步，所述步骤S2中，将所述烷基化石墨烯用有机溶剂分散后得到石墨烯分散液，然后加入环氧树脂进行混合，蒸发所述有机溶剂，加入固化剂后，得到所述复合涂层。
进一步，所述步骤S3中，采用的玻璃棉为超细玻璃棉，将所述复合涂层涂覆后进行固化反应，得到所述石墨烯-玻璃棉复合板。
进一步，所述烷基化石墨烯与所述环氧树脂混合的质量比为1：(10～50)。
进一步，所述烷基化石墨烯与所述环氧树脂混合的质量比为1：(20～30)。
进一步，所述步骤S2中，所述有机溶剂为丙酮或二氯甲烷中一种或两种，所述石墨烯分散液与所述环氧树脂的质量比为(20～50):1。上述方法制备的石墨烯-玻璃棉复合板。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明采用烷基化的石墨烯与环氧树脂进行复配，使其在环氧树脂中的分散性更加，从而环氧树脂层耐磨性，然后涂覆在玻璃棉的表面，最终获得高耐磨性的石墨烯-玻璃棉复合板，同时，由于石墨烯经过烷基化处理，具有疏水性，不会因为掺杂而降低环氧树脂的防水性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，以使本领域的技术人员更加清楚地理解本发明。
以下各实施例，仅用于说明本发明，但不止用来限制本发明的范围。基于本发明中的具体实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的情况下，所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。
在本发明实施例中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品；在本发明实施例中，若未具体指明，所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
本发明实施例及对比例涉及的原料说明如下：
氧化性石墨烯：购于浙江亚美纳米科技有限公司的单层氧化石墨烯；
环氧树脂：TDE-90环氧树脂；
固化剂：DDS；
玻璃棉：购自河北华美节能科技集团的超细玻璃棉。
实施例1
本实施例提供一种石墨烯的烷基化方法，具体步骤如下：
将1g的氧化石墨烯在500ml的0.5g/L的NaOH中超声分散，然后加入2.0g的TOAB，然后加入0.2mol的1-溴代正辛烷，回流12h；待反应液冷却后，加入二氯甲烷中，分液，保留有机层，抽滤，洗涤至中性干燥后即得烷基化石墨烯。
实施例2～实施例6
实施例2～实施例6提供一种石墨烯-环氧树脂复合涂层的方法，具体步骤如下：
(1)将实施例1制备的基化石墨烯分散在丙酮中，得到石墨烯分散液；
(2)将石墨烯分散液与环氧树脂按30:1的质量比进行混合；
(3)混合均匀后干燥去除丙酮，然后加入固化剂，固化剂与环氧树脂的质量比为1:1，得到复合涂层。其中，石墨烯与环氧树脂的质量比为如表1所示。
表1烷基化石墨烯与环氧树脂的质量比
实施例7～实施例11
实施例7～实施例11提供一种石墨烯-玻璃棉复合板的制备方法，具体步骤如下：
将石墨烯-环氧树脂复合涂层涂覆在超细玻璃棉的表面，进行固化反应后，得到石墨烯-玻璃板，其中，石墨烯-环氧树脂的类型如表2所示。
表2实施例7～实施例11玻璃棉所用复合涂层
| 复合板 | 复合涂层 |
| 实施例7 | 实施例2 |
| 实施例8 | 实施例3 |
| 实施例9 | 实施例4 |
| 实施例10 | 实施例5 |
| 实施例11 | 实施例6 |
对比例1
本对比例提供一种石墨烯-玻璃棉复合板的制备方法，具体步骤如下：
(1)将实施例1制备的基化石墨烯分散在丙酮中，得到石墨烯分散液；
(2)将石墨烯分散液与环氧树脂按30:1的质量比进行混合；
(3)混合均匀后干燥去除丙酮，然后加入固化剂，固化剂与环氧树脂的质量比为1:1，得到复合涂层。其中，石墨烯与环氧树脂的质量比为1:5所示。
然后按实施例7～实施例11的方法进行涂覆。
对比例2
本对比例提供一种石墨烯-玻璃棉复合板的制备方法，具体步骤如下：
(1)将实施例1制备的烷基化石墨烯分散在二氯甲烷中，得到石墨烯分散液；
(2)将石墨烯分散液与环氧树脂按30:1的质量比进行混合；
(3)混合均匀后干燥去除丙酮，然后加入固化剂，固化剂与环氧树脂的质量比为1:1，得到复合涂层。其中，石墨烯与环氧树脂的质量比为1:60所示，然后按实施例7～实施例11的方法进行涂覆。
对比例3
本对比例提供一种石墨烯-玻璃棉复合板的制备方法，具体步骤如下：
(1)将氧化石墨烯分散在丙酮中，得到石墨烯分散液；
(2)将石墨烯分散液与环氧树脂按30:1的质量比进行混合；
(3)混合均匀后干燥去除丙酮，然后加入固化剂，固化剂与环氧树脂的质量比为1:1，得到复合涂层。其中，石墨烯与环氧树脂的质量比为1:40所示，然后按实施例7～实施例11的方法进行涂覆。
实施例12
本实施例提供一种将实施例7～实施例11及对比例1～3石墨烯-玻璃棉复合板进行磨损系数的检测及防水性的检测。
磨损率：按GB-3960-83进行检测；
防水性：将石墨烯-玻璃棉复合板浸泡至水中30天。
实验结果如表3所示。
表3磨损系数及防水性检测结果
实施例7～11与对比例1的区别在于，环氧树脂的配比增加，实施例7～11与对比例2的区别在于，环氧树脂的配比减小，从表3检测结果可知，石墨烯与环氧树脂按1：(10～50)的质量进行复配时，摩擦系数降至0.5以下，而按1：(20～30)的质量进行复配时，摩擦系数降至0.35以下；实施例7～10与对比例3的区别在于，采用的烷基化石墨烯进行复配，相较于采用氧化性石墨烯进行复配，其摩擦系数大大降低，不仅如此，其防水性也优于氧化性石墨烯掺杂。
在此有必要指出的是，以上实施例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和说明，并不是对本发明的技术方案的进一步的限制，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种石墨烯-玻璃棉复合板的制备方法，其特征在于，包括：
步骤S1:将氧化石墨烯在利用相转化催化剂用卤代烷基反应，得到烷基化石墨烯；
步骤S2:将所述烷基化石墨烯、环氧树脂及固化剂混合，得到复合涂层；
步骤S3:将所述复合涂层涂覆至所述玻璃棉上，得到所述石墨烯-玻璃棉复合板。
2.根据权利要求1所述的石墨烯-玻璃棉复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，将所述氧化石墨烯与NaOH或KOH溶液反应后，然后与所述卤代烷基反应，所述卤代烷基的碳原子数大于6，所述相转化催化剂为四辛基溴化铵。
3.根据权利要求1所述的石墨烯-玻璃棉复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，将所述烷基化石墨烯用有机溶剂分散后得到石墨烯分散液，然后加入环氧树脂进行混合，蒸发所述有机溶剂，加入固化剂后，得到所述复合涂层。
4.根据权利要求1所述的石墨烯-玻璃棉复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，采用的玻璃棉为超细玻璃棉，将所述复合涂层涂覆后进行固化反应，得到所述石墨烯-玻璃棉复合板。
5.根据权利要求1所述的石墨烯-玻璃棉复合板的制备方法，其特征在于，所述烷基化石墨烯与所述环氧树脂混合的质量比为1：(10～50)。
6.根据权利要求1所述的石墨烯-玻璃棉复合板的制备方法，其特征在于，所述烷基化石墨烯与所述环氧树脂混合的质量比为1：(20～30)。
7.根据权利要求1所述的石墨烯-玻璃棉复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述有机溶剂为丙酮或二氯甲烷中一种或两种，所述石墨烯分散液与所述环氧树脂的质量比为(20～50):1。
8.权利要求1～7任一项所述的制备方法制备的石墨烯-玻璃棉复合板。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210910 |
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