基于铝基石墨烯的复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种基于铝基石墨烯的复合材料及其制备方法和应用，所述方法包括如下步骤：将铝基骨架石墨烯复合材料与多元醇混合并搅拌，得到反应液；将聚酯、助剂、交联剂和催化剂混合后与反应液共混，得到具有纳米级微相化学结合的网状结构的异氰酸酯材料；将异氰酸酯材料与反应液按照第二预设比例混合并搅拌，然后固化处理，得到基于铝基石墨烯的复合材料。本发明专利技术的基于铝基石墨烯的复合材料的制备方法，工艺环保、简便、适合自动化大规模生产。

Composite materials based on Al based graphene and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
基于铝基石墨烯的复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于材料加工制备
，具体涉及一直基于铝基石墨烯的复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
基础设备和人们财产安全与人身安全息息相关，传统的绝缘材料易老化、强度低、导致安全事故频频发生。石墨烯复合材料具有高强韧、耐损伤和轻量化的特点，及优异的导热性，在塑料里掺入百分之一的石墨烯，就能使塑料具备良好的导电性；加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗热性能提高30摄氏度。这在工业与民用设备和建筑领域应用可实现产品的高强度，耐腐蚀、产品轻量化，具有重要的社会意义和经济意义。对于利用石墨烯理论和技术研究的现状：(1)纽约市立大学ElisaRiedo教授领导下的科学家们已经确定，基于两层石墨烯的防弹材料可以比钻石还坚硬。石墨烯是由碳原子以蜂巢的形式连接在一起的，是只有一个原子层厚度的准二维材料,石墨烯被认为是世界上最强的材料，在正常状态下像铝箔一样轻便灵活，当在室温下施加突然的机械压力时，它暂时变得比块状钻石更坚硬，这是由碳化硅基板上的两个石墨烯片组成的被称为diamene的新材料。有关这项研究的论文最近在《自然纳米技术》杂志上发表。(2)国内以北京大学、清华大学、浙江大学，中国科学院沈阳金属所、中国科学院宁波材料所等为代表的高校、科研单位开展了大量的基础研究和应用研发，并涌现出一大批相关企业，石墨烯产业化发展正在全国范围内进行。但由于石墨烯是一种二维固体材料，其自身流体界面性质与它周围环境的相互作用响着石墨烯本身的性质，即石墨烯作为设备的外被材料在生产加工过程中在材料的界面上容易形成多种物理机制的耦合，会产生分子间力和表面力相互竞争现象使得界面形状复杂如褶皱等现象，影响外被材料平整度和热力学的不稳定性，使材料的可靠性难以保证。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提出一种基于铝基石墨烯的复合材料的制备方法。本专利技术涉及一种基于铝基石墨烯的复合材料的制备方法，包括如下步骤：S101：将铝基骨架石墨烯复合材料与多元醇混合并搅拌，得到反应液；S102：将聚酯、助剂、交联剂和催化剂按照第一预设比例混合后与所述步骤S101得到的所述反应液在64.8℃～65.2℃温度下共混，得到具有纳米级微相化学结合的网状结构的异氰酸酯材料；S103：将步骤S102得到的异氰酸酯材料与步骤S101得到的反应液在62℃～70℃温度下按照第二预设比例混合并搅拌，然后固化处理，得到基于铝基石墨烯的复合材料。本专利技术的基于铝基石墨烯的复合材料的制备方法，从成分和结构上改变石墨烯二维材料耦合过程中产生分子间力和表面力相互竞争现象。通过在多元醇材料添加铝基骨架石墨烯使材料功能复合化。微观组织结构表明，石墨烯纳米片均匀分布在铝合金基体中，与基体形成良好的结合界面，且石墨烯纳米片与铝合金基体未发生化学反应，并保留了原始的纳米片结构，是一种高可靠性的功能材料，工艺环保、简便、适合自动化大规模生产。本专利技术的基于铝基石墨烯的复合材料不仅具有高强韧、耐损伤、防腐蚀、轻量化等理化性能，而且具有较高的性价比。另外，本专利技术上述的基于铝基石墨烯的复合材料的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，在所述步骤S101中，所述铝基骨架石墨烯复合材料的质量分数为1％～3％。进一步地，在所述步骤S102中，所述预设比例为聚酯、助剂、交联剂和催化剂的重量比为1：(0.8～1.2)：(0.3～0.8)：(0.1～1)，所述预设比例的聚酯、助剂、交联剂和催化剂的混合物占所述步骤S101得到的反应液的质量的2％～8％。进一步地，在所述步骤S103中，固化处理的具体步骤为：首先在30℃～50℃温度下固化0.8h～1.2h，再在100℃～110℃温度下固化1.2h～2h，然后在180℃～190℃温度下固化1.2h～2h。进一步地，在所述步骤S102中，共混时间为15s～30s。进一步地，在所述步骤S103中，搅拌时间为15s～35s。进一步地，在所述步骤S103中，所述第二预设比例为所述异氰酸酯材料与所述步骤S101得到的反应液的重量比为1：(0.8～1.2)。本专利技术的另一个目的在于提出所述的方法制备的基于铝基石墨烯的复合材料。本专利技术的再一个目的在于提出所述的基于铝基石墨烯的复合材料在工业设备和建筑工程领域的应用。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1是本专利技术的具有纳米级微相化学结合的网状结构的异氰酸酯材料的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例1实施例1提出了一种基于铝基石墨烯的复合材料，其制备方法，包括如下步骤：(1)将铝基骨架石墨烯复合材料与多元醇混合并搅拌，得到反应液；所述铝基骨架石墨烯复合材料的质量分数为1％。(2)将聚酯、助剂、交联剂和催化剂按照重量比为1：1.2：0.3：1混合后与所述步骤(1)得到的所述反应液在64.8℃温度下共混30s，得到具有纳米级微相化学结合的网状结构的异氰酸酯材料，如图1所示；且所述预设比例的聚酯、助剂、交联剂和催化剂的混合物占所述步骤(1)得到的反应液的质量的2％。(3)将步骤(2)得到的异氰酸酯材料与步骤(1)得到的反应液在70℃温度下按照重量比为1：0.8混合并搅拌35s，然后首先在30℃温度下固化1.2h，再在100℃温度下固化2h，然后在180℃温度下固化2h，得到基于铝基石墨烯的复合材料。实施例2实施例2提出了一种基于铝基石墨烯的复合材料，其制备方法，包括如下步骤：(1)将铝基骨架石墨烯复合材料与多元醇混合并搅拌，得到反应液；所述铝基骨架石墨烯复合材料的质量分数为3％。(2)将聚酯、助剂、交联剂和催化剂按照重量比为1：0.8：0.8：0.1混合后与所述步骤(1)得到的所述反应液在65.2℃温度下共混15s，得到具有纳米级微相化学结合的网状结构的异氰酸酯材料；且所述预设比例的聚酯、助剂、交联剂和催化剂的混合物占所述步骤(1)得到的反应液的质量的8％。(3)将步骤(2)得到的异氰酸酯材料与步骤(1)得到的反应液在62℃温度下按照重量比为1：1.2混合并搅拌15s，然后首先在50℃温度下固化0.8h，再在110℃温度下固化1.2h，然后在190℃温度下固化1.2h，得到基于铝基石墨烯的复合材料。实施例3实施例3提出了一种基于铝基石墨烯的复合材料，其制备方法，包括如下步骤：(1)将铝基骨架石墨烯复合材料与多元醇混合并搅拌，得到反应液；所述铝基骨架石墨烯复合材料的质量分数为2％。(2)将聚酯、助剂、交联剂和催化剂按照重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于铝基石墨烯的复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS101：将铝基骨架石墨烯复合材料与多元醇混合并搅拌，得到反应液；/nS102：将聚酯、助剂、交联剂和催化剂按照第一预设比例混合后与所述步骤S101得到的所述反应液在64.8℃～65.2℃温度下共混，得到具有纳米级微相化学结合的网状结构的异氰酸酯材料；/nS103：将步骤S102得到的异氰酸酯材料与步骤S101得到的反应液在62℃～70℃温度下按照第二预设比例混合并搅拌，然后固化处理，得到基于铝基石墨烯的复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于铝基石墨烯的复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101：将铝基骨架石墨烯复合材料与多元醇混合并搅拌，得到反应液；
S102：将聚酯、助剂、交联剂和催化剂按照第一预设比例混合后与所述步骤S101得到的所述反应液在64.8℃～65.2℃温度下共混，得到具有纳米级微相化学结合的网状结构的异氰酸酯材料；
S103：将步骤S102得到的异氰酸酯材料与步骤S101得到的反应液在62℃～70℃温度下按照第二预设比例混合并搅拌，然后固化处理，得到基于铝基石墨烯的复合材料。


2.根据权利要求1所述的基于铝基石墨烯的复合材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S101中，所述铝基骨架石墨烯复合材料的质量分数为1％～3％。


3.根据权利要求1所述的基于铝基石墨烯的复合材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S102中，所述预设比例为聚酯、助剂、交联剂和催化剂的重量比为1：(0.8～1.2)：(0.3～0.8)：(0.1～1)，所述预设比例的聚酯、助剂、交联剂和催化剂的混合物占所述步骤S101得到的反应液的质量的2％...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘剑飞，张柏宇，吴涵仪，
申请(专利权)人：刘剑飞，
类型：发明
国别省市：广东;44