[发明专利]一种石墨烯复合材料及其生产工艺

说明书

本发明公开了一种石墨烯复合材料及其生产工艺，涉及复合材料技术领域。其技术要点是：一种石墨烯复合材料，包括二氧化硅气凝胶层以及设于二氧化硅气凝胶层两面的石墨烯复合纤维布，所述石墨烯复合纤维布由经纱和纬纱织造而成；所述纬纱由石墨烯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维混纺制成；所述经纱由石墨烯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维、玄武岩纤维、陶瓷纤维、不锈钢纤维、涤纶纤维混纺制成。本发明生产的石墨烯复合材料具有力学性能优异、可重复使用次数高达2000次的优点。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，更具体地说，它涉及一种石墨烯复合材料及其生产工艺。

背景技术

近年来，随着电商的快速发展，快递业务量以每年20％左右的速度增长，包装纸箱是快递常用的包装材料。

在公开号为CN109398877A的中国发明专利中公开了一种高强度包装纸箱，由下列重量份数的原料制成：原纸纸浆100-120份，芦苇浆50-80份，片碱3-6份，邻苯二甲酸二异辛酯20-30份，甲基纤维素10-20份，聚乙烯醇树脂10-20份，增韧剂1-3份。

上述专利的包装纸箱主要是采用纸浆和芦苇浆制成，其力学性能较差，容易撕裂、穿孔和割伤，可重复利用的次数低，导致每年会产生大量的包装箱垃圾，对环境造成污染和破坏，因此，需要研发一种绿色环保、可重复利用的新型包装材料。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种石墨烯复合材料，其具有力学性能优异、可重复使用次数高达2000次的优点。

本发明的目的二在于提供一种石墨烯复合材料的生产工艺，其生产的石墨烯复合材料具有力学性能优异、可重复使用次数高达2000次的优点。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种石墨烯复合材料，包括二氧化硅气凝胶层以及设于二氧化硅气凝胶层两面的石墨烯复合纤维布，所述石墨烯复合纤维布由经纱和纬纱织造而成；

所述纬纱由石墨烯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维混纺制成；

所述经纱由石墨烯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维、玄武岩纤维、陶瓷纤维、不锈钢纤维、涤纶纤维混纺制成。

通过采用上述技术方案，石墨烯纤维具有强度高、导热系数高、韧性好等优点，但是其存在脆性高的缺点；碳纤维强度高，耐疲劳性好，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，能够弥补石墨烯纤维脆性高的缺点。

超高分子量聚乙烯纤维具有以下特点：比强度是同等截面钢丝的十多倍，比模量仅次于特级碳纤维；纤维密度低，密度是0.97-0.98g/cm，用于制作包装材料可以减轻重量；断裂功大，具有很强的吸收能量的能力，因而具有突出的抗冲击性和抗切割性；耐化学腐蚀、耐磨性好。

芳族聚酰胺纤维是一种高强度、高模量、低密度的纤维。

上述四种纤维混纺得到的纬纱力学性能优异，而且耐腐蚀。

玄武岩纤维不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能，阻燃性能优异，且产品废弃后可直接在环境中降解，无任何危害。

陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点。

不锈钢纤维具有高导电、高导热、高强度、耐高温、耐腐蚀、防辐射等性能。

涤纶纤维具有模量高、强度高、弹性高、良好的保形性和耐热性等优点，而且可以改善上述纤维的纺织性能。

二氧化硅气凝胶导热率低，耐高温，配合石墨烯复合纤维布可以耐受2000℃的高温。