一种石墨烯改性氧化铝纤维增强复合材料道路景观声屏障的制备方法与流程

本发明属环保领域，具体涉及一种即可防治噪声，又可兼具美观的道路景观声屏障。

背景技术：

随着我国经济的高速发展、城市化进程的不断加快，高速公路、铁路、城市轨道交通等交通方式得到快速发展。当建造的道路穿过人口集中的居住区时，噪声会给沿路居民的工作、生活带来不可避免的噪声污染。

根据对全国大中型城市的调查数据显示：道路交通噪声位居噪声污染的首位，占据噪声污染的比例约为55%，严重影响了交通沿线居民的正常生活，故需建立道路声屏障来治理城市道路噪声。

而传统的声屏障只注重了防治噪声的实用功能，忽略了与周围环境的和谐、美观。随着科学技术、经济、文化的迅速发展，人们越来越希望声屏障在取得优秀的降噪效果的同时，还能兼具有创意，充满科技感、艺术感、美感，能与周围环境和谐的融为一体。故道路景观声屏障应运而生。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种工艺简单、硬化效果好、具有防水、防火、抗老化、抗冲击能力好，用材低能耗、环保、废弃后对环境无污染，在使用过程中，隔音效果好等优点的纤维增强复合材料道路景观声屏障的制备方法。同时兼具和城市建筑风格、人文环境、自然景观相融合，具有增加和美化城市的效果。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种石墨烯改性氧化铝纤维增强复合材料道路景观声屏障的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一：采用短切氧化铝纤维、铜粉、氮化硼、碳化硅粉、碳粉、石墨粉和树脂作为主要原材料。

步骤二：将步骤一中材料按比例称取好后在搅拌罐中进行搅拌，搅拌罐加热温度40℃-70℃，搅拌时间为2h-6h。

步骤三：将步骤二中搅拌好的混合料置于设计好的模具中，在多层压机上压制成型，压力为25mpa-45mpa。

步骤四：将步骤三中压制成型的半成品置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为850℃-950℃。

步骤五：将步骤四中炭化处理后的半成品在真空条件下进行高温处理，处理温度为1350℃-1550℃。

步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得石墨烯改性氧化铝纤维增强复合材料道路景观声屏障。

上述的一种石墨烯改性氧化铝纤维增强复合材料道路景观声屏障的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的短切氧化铝纤维长度为13mm-23mm，铜粉、氮化硼、碳化硅粉、炭粉、石墨粉的颗粒大小均为750目以下，树脂为酚醛树脂或环氧树脂。

上述的一种石墨烯改性氧化铝纤维增强复合材料道路景观声屏障的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的氧化铝纤维重量百分比为23wt%-47wt%，铜粉重量百分比为1wt%-5wt%，氮化硼重量百分比为1wt%-6wt%，碳化硅粉重量百分比为1wt%-6wt%，炭粉重量百分比为5wt%-15wt%，石墨粉重量百分比为3wt%-15wt%，树脂重量百分比为20wt%-50wt%，石墨烯添加量为0.05wt%-1.0wt%。

上述的一种石墨烯改性氧化铝纤维增强复合材料道路景观声屏障的制备方法，其特征在于，步骤三中所述的压制固化工艺，升温速率为15℃/h-35℃/h，固化温度为140℃-210℃，保温时间为2.0h-5.0h。

上述的一种石墨烯改性氧化铝纤维增强复合材料道路景观声屏障的制备方法，其特征在于，步骤四中所述的炭化升温速率为15℃/h-45℃/h，保温时间为2.0h-5.0h。

上述的一种石墨烯改性氧化铝纤维增强复合材料道路景观声屏障的制备方法，其特征在于，步骤五中所述的高温处理升温速率为15℃/h-35℃/h，保温时间为1.0h-3.0h，高温真空度小于6.0×10^-3pa。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、与传统道路景观声屏障的制备技术相比，本发明采用短切氧化铝纤维作为增强体，树脂作为粘接剂，铜粉作为导热填充材料，石墨粉作为润滑剂，氮化硼、碳化硅粉的耐磨性以及石墨烯具有高强度、高导电性以及高导热性能等特点制备的石墨烯改性氧化铝纤维增强复合材料道路景观声屏障，具有防水、防火、抗老化、抗冲击能力好，用材低能耗、环保、废弃后对环境无污染，在使用过程中，隔音效果好等优点。

2、本发明工艺简单，隔音效果好，并且易于大批量生产，可按照不同要求将材料随意进行加工切割成型。

附图说明

图1是本发明制备石墨烯改性氧化铝纤维增强复合材料道路景观声屏障的工艺流程框图。

具体实施方式

实施例1

步骤一：采用短切氧化铝纤维、铜粉、氮化硼、碳化硅粉、碳粉、石墨粉和树脂作为主要原材料，短切氧化铝纤维长度为13mm，铜粉、氮化硼、碳化硅粉、炭粉、石墨粉的颗粒大小均为750目，树脂为酚醛树脂。

步骤二：将步骤一中材料按氧化铝纤维重量百分比为23wt%，铜粉重量百分比为5wt%，氮化硼重量百分比为2wt%，碳化硅粉重量百分比为4wt%，炭粉重量百分比为7wt%，石墨粉重量百分比为8.95wt%，树脂重量百分比为50wt%，石墨烯添加量为0.05wt%，称取好后在搅拌罐中进行搅拌，搅拌罐加热温度40℃，搅拌时间为2h。

步骤三：将步骤二中搅拌好的混合料置于设计好的模具中，在多层压机上压制成型，压力为25mpa，升温速率为15℃/h，固化温度为140℃，保温时间为5.0h。

步骤四：将步骤三中压制成型的半成品置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为850℃，炭化升温速率为15℃/h，保温时间为5.0h。

步骤五：将步骤四中炭化处理后的半成品在真空条件下进行高温处理，处理温度为1350℃，升温速率为15℃/h，保温时间为3.0h，高温真空度小于6.0×10^-3pa。

步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得石墨烯改性氧化铝纤维增强复合材料道路景观声屏障。

实施例2

步骤一：采用短切氧化铝纤维、铜粉、氮化硼、碳化硅粉、碳粉、石墨粉和树脂作为主要原材料，短切氧化铝纤维长度为18mm，铜粉、氮化硼、碳化硅粉、炭粉、石墨粉的颗粒大小均为800目，树脂为环氧树脂。

步骤二：将步骤一中材料按氧化铝纤维重量百分比为30wt%，铜粉重量百分比为3wt%，氮化硼重量百分比为3wt%，碳化硅粉重量百分比为4wt%，炭粉重量百分比9.5wt%，石墨粉重量百分比为3wt%，树脂重量百分比为47wt%，石墨烯添加量为0.5wt%，称取好后在搅拌罐中进行搅拌，搅拌罐加热温度50℃，搅拌时间为5h。

步骤三：将步骤二中搅拌好的混合料置于设计好的模具中，在多层压机上压制成型，压力为35mpa，升温速率为25℃/h，固化温度为180℃，保温时间为3.0h。

步骤四：将步骤三中压制成型的半成品置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为900℃，炭化升温速率为35℃/h，保温时间为3.0h。

步骤五：将步骤四中炭化处理后的半成品在真空条件下进行高温处理，处理温度为1450℃，升温速率为25℃/h，保温时间为2.0h，高温真空度小于6.0×10^-3pa。

步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得石墨烯改性氧化铝纤维增强复合材料道路景观声屏障。

实施例3

步骤一：采用短切氧化铝纤维、铜粉、氮化硼、碳化硅粉、碳粉、石墨粉和树脂作为主要原材料，短切氧化铝纤维长度为23mm，铜粉、氮化硼、碳化硅粉、炭粉、石墨粉的颗粒大小均为850目，树脂为环氧树脂。

步骤二：将步骤一中材料按氧化铝纤维重量百分比为47wt%，铜粉重量百分比为1wt%，氮化硼重量百分比为2wt%，碳化硅粉重量百分比为1wt%，炭粉重量百分比为5wt%，石墨粉重量百分比为14wt%，树脂重量百分比为29wt%，石墨烯添加量为1.0wt%，称取好后在搅拌罐中进行搅拌，搅拌罐加热温度70℃，搅拌时间为6h。

步骤三：将步骤二中搅拌好的混合料置于设计好的模具中，在多层压机上压制成型，压力为45mpa，升温速率为35℃/h，固化温度为210℃，保温时间为2.0h。

步骤四：将步骤三中压制成型的半成品置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为950℃，炭化升温速率为45℃/h，保温时间为2.0h。

步骤五：将步骤四中炭化处理后的半成品在真空条件下进行高温处理，处理温度为1550℃，升温速率为35℃/h，保温时间为1.0h，高温真空度小于6.0×10^-3pa。

步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得石墨烯改性氧化铝纤维增强复合材料道路景观声屏障。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。