一种石墨烯改性粘胶基炭纤维高铁降噪吸声板的制备方法与流程

本发明属于新材料领域，具体涉及一种耐腐蚀、抗老化、高铁降噪吸声板。

背景技术：

近年来，高速铁路建设的迅猛发展，给人们出行带来了快捷、舒适的感受和较大的便利，但高速列车运行所产生的噪声污染，也对铁路线两侧的居民生活造成了很大的影响。据报道，清华大学建筑环境检测中心实测津京城际铁路300-350km/h动车组运行时，线路一侧距铁轨15m处的实际噪声峰值可达90db。长期处于这种强度的噪声下，对人身健康会造成较大的伤害。为治理这种环境噪声污染，人们想了许多方法，目前一种有效的办法是在铁路两旁设置隔阻噪声的声屏障。所谓“声屏障”是在列车和相邻的区域之间插入一个防护设施，这个设施像一堵“墙”一样，能够阻挡和吸收噪声，使得声波的传播有一个很大的附加衰减，从而减弱被防护区域内的噪声强度，使噪声污染得到有效的控制。吸音板正是“声屏障”的一种产品，它是借助自身的多孔性、薄膜作用或共振作用而对入射声能具有吸收作用的板材，但目前的吸音板吸音效果并不好，仍有待改进。

低密度粘胶基炭纤维复合材料对各个频率的声音均具有优良的吸声效果，加速吸音效率，起到了隔声降噪的效果，同时还具有阻燃隔热的作用。

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，吸声效果好等优点的石墨烯改性粘胶基炭纤维复合材料高铁降噪吸声板的制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种石墨烯改性粘胶基炭纤维复合材料高铁降噪吸声板的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一：采用粘胶基炭纤维针刺体作为预制体材料，预制体密度控制在0.05g/cm³-0.13g/cm³。

步骤二：配置树脂浸渍液，将树脂和酒精按一定的比例混合搅拌，其混合比例为树脂：酒精=1：（3-10），搅拌均匀。然后将石墨烯按一定比例添加到树脂浸渍液中，搅拌均匀。

步骤三：将步骤二中配置好的树脂浸渍液加压浸渍在预制体坯体内，压力为0.8mpa-4.0mpa下进行浸渍。

步骤四：将步骤三中浸渍处理后坯体置于固化炉内进行固化处理，固化温度为110℃-200℃。

步骤五：将步骤四中固化处理的坯体置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为700℃-900℃。

步骤六：将步骤五出炉的高铁降噪吸声板坯体经过机械加工后，制得石墨烯改性粘胶基炭纤维复合材料高铁降噪吸声板。其最终密度为0.50g/cm³-1.40g/cm³。

上述的一种石墨烯改性粘胶基炭纤维复合材料高铁降噪吸声板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的粘胶基炭纤维丝束为1k-12k，粘胶基炭纤维针刺体布针密度为10针/cm²-40针/cm²，粘胶基炭纤维长度控制在5mm-100mm。

上述的一种石墨烯改性粘胶基炭纤维复合材料高铁降噪吸声板的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的树脂为环氧树脂或酚醛树脂，酒精为工业酒精，纯度≥95%，石墨烯添加量为0.05wt%-0.5wt%。

上述的一种石墨烯改性粘胶基炭纤维复合材料高铁降噪吸声板的制备方法，其特征在于，步骤三中所述的浸渍工艺，浸渍时间为2h-10h。

上述的一种石墨烯改性粘胶基炭纤维复合材料高铁降噪吸声板的制备方法，其特征在于，步骤四中所述的固化升温速率为5℃/h-20℃/h，保温2h-5h。

上述的一种石墨烯改性粘胶基炭纤维复合材料高铁降噪吸声板的制备方法，其特征在于，步骤五中所述的炭化升温速率为5℃/h-30℃/h，保温2h-6h。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、与传统吸声板的制备技术相比，本发明采用粘胶基炭纤维作为骨架，树脂炭基体作为增强体且经过石墨烯改性的低密度、多孔炭/炭吸声板具有一定的机械强度，抗老化和耐腐蚀性能好等优点。

2、本发明工艺简单，吸声效果好，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粘胶基炭纤维复合材料高铁降噪吸声板的工艺流程框图。

具体实施方式

实施例1

步骤一：采用粘胶基炭纤维针刺体作为预制体材料，预制体密度控制在0.05g/cm³，粘胶基炭纤维丝束为1k，布针密度为10针/cm²，粘胶基炭纤维长度控制在5mm-100mm。

步骤二：配置树脂浸渍液，将树脂和酒精按一定的比例混合搅拌，其混合比例为树脂：酒精=1：3，树脂为环氧树脂，酒精为工业酒精，纯度≥95%，石墨烯添加量为0.05wt%，搅拌均匀。

步骤三：将步骤二中配置好的树脂浸渍液加压浸渍在预制体坯体内，压力为0.8mpa下进行浸渍，浸渍时间为2h。

步骤四：将步骤三中浸渍处理后坯体置于固化炉内进行固化处理，固化温度为110℃，固化升温速率为5℃/h，保温2h。

步骤五：将步骤四中固化处理的坯体置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为700℃，炭化升温速率为5℃/h，保温2h。

步骤六：将步骤五出炉的高铁降噪吸声板坯体经过机械加工后，制得石墨烯改性粘胶基炭纤维复合材料高铁降噪吸声板。其最终密度为0.50g/cm³。

实施例2

步骤一：采用粘胶基炭纤维针刺体作为预制体材料，预制体密度控制在0.10g/cm³，粘胶基炭纤维丝束为3k，布针密度为20针/cm²，粘胶基炭纤维长度控制在5mm-100mm。

步骤二：配置树脂浸渍液，将树脂和酒精按一定的比例混合搅拌，其混合比例为树脂：酒精=1：6，树脂为酚醛树脂，酒精为工业酒精，纯度≥95%，石墨烯添加量为0.1wt%，搅拌均匀。

步骤三：将步骤二中配置好的树脂浸渍液加压浸渍在预制体坯体内，压力为2.0mpa下进行浸渍，浸渍时间为2.5h。

步骤四：将步骤三中浸渍处理后坯体置于固化炉内进行固化处理，固化温度为150℃，固化升温速率为10℃/h，保温3h。

步骤五：将步骤四中固化处理的坯体置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为800℃，炭化升温速率为10℃/h，保温3h。

步骤六：将步骤五出炉的高铁降噪吸声板坯体经过机械加工后，制得石墨烯改性粘胶基炭纤维复合材料高铁降噪吸声板。其最终密度为1.16g/cm³。

实施例3

步骤一：采用粘胶基炭纤维针刺体作为预制体材料，预制体密度控制在0.13g/cm³，粘胶基炭纤维丝束为12k，布针密度为40针/cm²，粘胶基炭纤维长度控制在5mm-100mm。

步骤二：配置树脂浸渍液，将树脂和酒精按一定的比例混合搅拌，其混合比例为树脂：酒精=1：10，树脂为环氧树脂，酒精为工业酒精，纯度≥95%，石墨烯添加量为0.5wt%，搅拌均匀。

步骤三：将步骤二中配置好的树脂浸渍液加压浸渍在预制体坯体内，压力为4.0mpa下进行浸渍，浸渍时间为10h。

步骤四：将步骤三中浸渍处理后坯体置于固化炉内进行固化处理，固化温度为200℃，固化升温速率为20℃/h，保温5h。

步骤五：将步骤四中固化处理的坯体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20℃/h，保温5h。

步骤六：将步骤五出炉的高铁降噪吸声板坯体经过机械加工后，制得石墨烯改性粘胶基炭纤维复合材料高铁降噪吸声板。其最终密度为1.40g/cm³。

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。