首页 / 专利库 / 化学元素和化合物 / 石墨 / 一种含石墨烯的石墨骨架的制备方法

一种含石墨烯的石墨骨架的制备方法

阅读:836发布:2021-05-15

专利汇可以提供一种含石墨烯的石墨骨架的制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种含 石墨 烯的石墨骨架制备方法。所述的石墨骨架由天然 鳞片石墨 粉、酚 醛 树脂 粉、 石墨烯 配比混料构成,并通过选择性激光 烧结 法(SLS)制备成石墨骨架。其中 酚醛树脂 为石墨粉 质量 分数的20%~50%,石墨烯的含量为整体混料质量分数的1~3%,石墨骨架的尺寸按照实际需要进行设计和调整。对SLS法制备的石墨骨架进行二次 固化 、浸渍强化,最终获得一种含石墨烯的石墨骨架。本发明制备的一种含石墨烯的石墨骨架具有较高的强度、良好的润滑性能和导 电网 络结构,可以应用于制备石墨/金属基自润滑 复合材料 和石墨/ 聚合物 导电复合材料,保证石墨/金属基自润滑复合材料在使用过程中石墨的均匀脱落,使石墨/聚合物导电复合材料具有足够的导电通路。,下面是一种含石墨烯的石墨骨架的制备方法专利的具体信息内容。

1.一种含石墨烯的石墨骨架的制备方法,所述的石墨骨架由天然鳞片石墨粉、酚树脂粉、石墨烯配比混料构成,并通过选择性激光烧结法(SLS)制备成石墨骨架,其特征在于,具体包括如下步骤:
步骤一、石墨骨架坯体制备,通过CAD软件设计出石墨骨架数据模型,采用选择性激光烧结(SLS)的方式将天然鳞片石墨粉混料制备成所需结构的石墨骨架坯体;
步骤二、将上述石墨骨架坯体烘烤,使石墨骨架二次固化
步骤三、将二次固化后的石墨骨架坯体置于浸渍液中浸渍,取出石墨骨架坯体,清理掉表面多余的树脂之后置于干燥箱中,干燥,然后将石墨骨架坯体烘烤,待烘箱自然冷却后取出浸渍好的石墨试样,重复2 3次,从而制备出浸渍强化的石墨骨架。
~
2.根据权利要求1所述的含石墨烯的石墨骨架的制备方法,其特征在于,步骤一中,所设计的环状蜂窝结构石墨骨架的单胞结构为正六棱柱,上下底面为正六边形,其边长为3-
6mm,边的宽度为0.30 0.37mm,侧棱线的高度为5 20mm。
~ ~
3.根据权利要求1所述的含石墨烯的石墨骨架的制备方法,其特征在于,所述含石墨烯的石墨骨架中,酚醛树脂粉为天然鳞片石墨粉质量分数的20% 50%,石墨烯的含量为整体混~
料质量分数的1 3%。
~
4.根据权利要求1所述的含石墨烯的石墨骨架的制备方法,其特征在于,步骤三中,所述浸渍液由酚醛树脂、环树脂、无乙醇均匀混合而成,其中酚醛树脂与环氧树脂的质量比为3:1-2,无水乙醇的质量为混合树脂总质量的5-20%。
5.根据权利要求1所述的含石墨烯的石墨骨架的制备方法,其特征在于,二次固化过程中,石墨骨架坯体烘烤的温度为140-200℃,烘烤时间为35-50min。
6.根据权利要求1所述的含石墨烯的石墨骨架的制备方法,其特征在于,步骤三中,干燥温度为50-60℃,干燥时间为24-36h;石墨骨架坯体烘烤的温度为140-200℃,烘烤时间为
60-140min。

说明书全文

一种含石墨烯的石墨骨架的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种石墨骨架的制备,特别涉及一种应用于复合材料制成的自润滑材料和导电聚合物材料。

背景技术

[0002] 石墨具有优良的导电导热性能、自润滑性能、及耐腐蚀性能,可以广泛应用各个领域。但其缺点也很突出,由于石墨本身结构疏松、呈脆性、易发生断裂,机械性能差,一般来说,石墨制件的强度较低。通常采用树脂浸渍石墨制件的方式,来填补孔隙,提高其密度,增强密封性能,提高制件的机械强度。树脂作为工业上应用最广泛的浸渍剂,具有优良的热稳定性,在500℃以下浸渍石墨都具有较好的热稳定性,且机械性能优异。但酚醛树脂不耐,且固化后呈脆性,抗冲击性能较差。环树脂具有良好的物理、化学性能,它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度,介电性能良好,变形收缩率小,制品尺寸稳定性好,硬度高,柔韧性较好,对碱及大部分溶剂稳定。因此,考虑到环氧树脂的广泛应用,本发明提出环氧树脂/酚醛树脂混合浸渍剂,来进一步改善石墨制件的性能。

发明内容

[0003] 本发明制备的一种含石墨烯的石墨骨架具有较高的强度、良好的润滑性能和导电网络结构,可以应用于制备石墨/金属基自润滑复合材料和石墨/聚合物导电复合材料,保证石墨/金属基自润滑复合材料在使用过程中石墨的均匀脱落,提供石墨/聚合物导电复合材料具有足够的导电通路。
[0004] 本发明的制备方法包含以下几个步骤:步骤一、石墨骨架坯体制备,通过CAD软件设计出石墨骨架数据模型,采用选择性激光烧结(SLS)的方式将石墨粉混料制备成所需结构的石墨骨架坯体,所述的环状蜂窝结构石墨骨架的单胞结构为正六棱柱,上下底面为正六边形,其边长为3-6mm(优选为4mm),边的宽度为0.30 0.37mm,侧棱线的高度为5 20mm。
~ ~
[0005] 步骤二、石墨骨架二次固化,将上述石墨骨架坯体在140 200℃下烘35 50min。~ ~
[0006] 步骤三、石墨骨架浸渍强化,将二次固化后的石墨骨架坯体置于浸渍液中,浸渍20min。取出石墨骨架坯体,清理掉表面多余的树脂之后置于干燥箱子中,于60℃下干燥24~
36h。然后将石墨骨架坯体在140 200℃下烘60 140min,待烘箱自然冷却后取出浸渍好的石~ ~
墨试样,按照上述浸渍强化步骤,重复2 3次,从而制备出浸渍强化的石墨骨架。
~
[0007] 所述的步骤一中的石墨骨架由天然鳞片石墨粉、酚醛树脂粉、石墨烯配比混料构成,其中酚醛树脂为石墨粉质量分数的20% 50%,石墨烯的含量为整体混料质量分数的1~ ~3%。
[0008] 所述步骤三的浸渍液由酚醛树脂、环氧树脂、无乙醇均匀混合而成,其中酚醛树脂与环氧树脂按质量比3:1-2配比。无水乙醇的质量为混合树脂总质量的5-20%,以调节浸渍液的粘度
[0009] 本发明具有如下有益效果:本发明提供了一种含石墨烯的石墨骨架制备方法。该方法中的天然鳞片石墨具有优异的导电性能、自润滑性能、良好的耐热、耐腐蚀及耐酸碱性能,同时石墨烯的添加可以提高石墨骨架的强度和导电性能。将本发明的石墨骨架和合金合金复合制备自润滑复合材料可以应用于轴承中,可以保证轴承在腐蚀性工况环境、高速、重载条件下依旧保持很好的自润滑效果;且石墨本身具有良好的吸震性能,能够很好的降低轴承在运转过程中,尤其是启动、停止阶段的摩擦振动,从而保证了轴的稳定运行。将本发明的石墨骨架和聚合物复合制备导电聚合物复合材料,可以保证导电聚合物的导电性能。
附图说明
[0010] 下面结合附图对本发明作进一步的说明:图1为实施例1、2中环状蜂窝结构石墨骨架示意图。
[0011] 图2为实施例1、2中单胞蜂窝结构示意图。
[0012] 图3为实施例1、2中环状蜂窝结构石墨骨架展开图。

具体实施方式

[0013] 实施例一:步骤一、石墨骨架坯体制备,通过CAD软件设计出环状蜂窝结构石墨骨架模型(如图1、图2、图3所示)。将天然鳞片石墨粉、酚醛树脂粉、石墨烯配比混料构成,并通过选择性激光烧结法(SLS),按照环状蜂窝结构石墨骨架模型,制备出环状蜂窝结构石墨骨架坯体。其中酚醛树脂为石墨粉质量分数的20%,石墨烯的含量为整体混料质量分数的1%。所述的环状蜂窝结构石墨骨架的单胞结构为正六棱柱,上下底面为正六边形,其边长为4mm,边的宽度为
0.35mm,侧棱线的高度为10mm。
[0014] 步骤二、石墨骨架二次固化,为提高环状蜂窝结构石墨骨架坯体中所含酚醛树脂的固化率,提高其初始强度,防止后续浸渍强化过程中石墨骨架软化溶解,须对其进行二次固化。二次固化过程为将石墨骨架坯体在180℃下烘40min。
[0015] 步骤三、石墨骨架浸渍强化,浸渍强化过程为将步骤二中经二次固化的石墨骨架坯体置于浸渍液中,浸渍20min。取出石墨骨架坯体,清理掉表面多余的树脂之后置于干燥箱子中,于60℃下干燥36h。然后将石墨骨架坯体在160℃下烘80min,重复以上过程3次,从而制备出浸渍石墨骨架。其中浸渍液由酚醛树脂、环氧树脂、无水乙醇均匀混合而成,其中酚醛树脂与环氧树脂按质量比3:2配比。无水乙醇的质量为混合树脂总质量的10%,以调节浸渍液的粘度。
[0016] 步骤一中石墨骨架坯体抗弯强度为2.202MPa,经步骤二二次固化后的石墨骨架抗弯强度为4.511MPa,经步骤三浸渍强化后的石墨骨架抗弯强度可达27.466MPa。
[0017] 实施例二:步骤一、石墨骨架坯体制备,通过CAD软件设计出环状蜂窝结构石墨骨架模型(如图1、图2、图3所示)。将天然鳞片石墨粉、酚醛树脂粉、石墨烯配比混料构成,并通过选择性激光烧结法(SLS),按照环状蜂窝结构石墨骨架模型,制备出环状蜂窝结构石墨骨架坯体。其中酚醛树脂为石墨粉质量分数的30%,石墨烯的含量为整体混料质量分数的2%。所述的环状蜂窝结构石墨骨架的单胞结构为正六棱柱,上下底面为正六边形,其边长为4mm,边的宽度为
0.3mm,侧棱线的高度为15mm。
[0018] 步骤二、石墨骨架二次固化,为提高环状蜂窝结构石墨骨架坯体中所含酚醛树脂的固化率,提高其初始强度,防止后续浸渍强化过程中石墨骨架软化溶解,须对其进行二次固化。二次固化过程为将石墨骨架坯体在160℃下烘45min。
[0019] 步骤三、石墨骨架浸渍强化,浸渍强化过程为将步骤二中经二次固化的石墨骨架坯体置于浸渍液中,浸渍20min。取出石墨骨架坯体,清理掉表面多余的树脂之后置于干燥箱子中,于60℃下干燥36h。然后将石墨骨架坯体在160℃下烘100min,重复以上过程3次,从而制备出浸渍石墨骨架。其中浸渍液由酚醛树脂、环氧树脂、无水乙醇均匀混合而成,其中酚醛树脂与环氧树脂按质量比3:2配比。无水乙醇的质量为混合树脂总质量的10%,以调节浸渍液的粘度。
[0020] 步骤一中石墨骨架坯体抗弯强度为2.504MPa,经步骤二二次固化后的石墨骨架抗弯强度为5.506MPa,经步骤三浸渍强化后的石墨骨架抗弯强度可达32.067MPa。
[0021] 以上内容是结合具体的实施案例对本发明所做的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。
相关专利内容
标题 发布/更新时间 阅读量
石墨垫片 2020-05-11 285
一种石墨管 2020-05-11 484
石墨密封圈 2020-05-12 17
石墨制喉管 2020-05-12 488
石墨烘干机 2020-05-12 884
石墨螺纹管 2020-05-12 796
石墨存储箱 2020-05-13 901
石墨保温炉 2020-05-13 840
石墨轴套 2020-05-11 917
石墨钻床 2020-05-11 390
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈