一种石墨烯改性粘胶基炭纤维地铁座椅下吸声板制备方法与流程

本发明属于新材料领域，具体涉及一种耐腐蚀、抗老化、地铁座椅下吸声板材。

背景技术：

随着人们生活品质的不断提高和环保意识的日益增强，其对生活环境的要求也逐步提高，噪声的控制问题已引起各国政府和科技工作者的普遍重视。各种吸音材料被广泛应用于噪声控制。地铁乘车环境的噪音问题也得到各方重视。

将常见的穿孔板的穿孔直径控制到1mm以下，就形成了微穿孔板。此时，微穿孔板本身就已经具有足够的声阻，同时具有足够低的质量声抗，形成宽带吸声体，而不需要添加任何多孔材料。随着材料和穿孔加工技术的发展和提高，以及宽频、高效、清洁、环保的吸声特点，微穿孔板吸声结构在众多场所的墙面和顶面装修中广泛使用。

微穿孔板可以看作大量微管(微穿孔)的并联，每个微穿孔为一个很细的短管，在孔间距比孔径大很多时，可假设各孔的特性互不影响，微穿孔板的声阻抗简单地等于单孔的声阻抗除以孔的数量。声波在管内传播时，考虑粘滞性的影响，在管壁上质点沿轴向的振动速度为零，在中心轴上的振动速度最大，管中沿半径方向存在速度阶梯。另一方面在孔间距比波长小很多时，孔之间板面对声波的反射也可以忽略不计。

专利号为201610754469.3的中国专利公开了一种微穿孔吸音板包括板体，板体上设置有均匀布置的微穿孔，微穿孔斜向布置，在微穿孔的背面形成阻挡部，阻挡部与微穿孔之间留有间隙，间隙与微穿孔组合形成声音通道。然而这种微穿孔吸音板的微穿孔的开孔形式只能适用于板体厚度为0.8-1mm，硬度较小的铝合金或者镀锌钢，使得微穿孔吸音板较软，达不到某些特定使用环境的抗压要求，因此急需开发较硬的金属板体制成的微孔吸声板。但是较硬的金属板体材质硬，使用冲针刺孔工艺时模具使用寿命较低，需要经常更换，无法实现批量生产。

低密度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地铁座椅下吸声板的制备方法。

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地铁座椅下吸声板的制备方法，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/cm³-0.15g/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：（4-10），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0.5mpa-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：将步骤五出炉的地铁座椅下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地铁座椅下吸声板。其最终密度为0.60g/cm³-1.50g/cm³。

上述的一种石墨烯改性粘胶基炭纤维复合材料地铁座椅下吸声板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的粘胶基炭纤维丝束为1k-12k，炭纤维针刺体布针密度为10针/cm²-40针/cm²，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地铁座椅下吸声板的制备方法，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0.08wt%-0.5wt%。

上述的一种石墨烯改性粘胶基炭纤维复合材料地铁座椅下吸声板的制备方法，其特征在于，步骤三中所述的浸渍工艺，浸渍时间为1h-10h。

上述的一种石墨烯改性粘胶基炭纤维复合材料地铁座椅下吸声板的制备方法，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1h-5h。

上述的一种石墨烯改性粘胶基炭纤维复合材料地铁座椅下吸声板的制备方法，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1h-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地铁座椅下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，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=1：4，树脂为环氧树脂，酒精为工业酒精，纯度≥95%，石墨烯添加量为0.08wt%，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0.5mpa下进行浸渍，浸渍时间为1h。

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1h。

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1h。

步骤六：将步骤五出炉的地铁座椅下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地铁座椅下吸声板。其最终密度为0.60g/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，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：将步骤五出炉的地铁座椅下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地铁座椅下吸声板。其最终密度为1.05g/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0.15g/cm³，粘胶基炭纤维丝束为12k，布针密度为40针/cm²，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：将步骤五出炉的地铁座椅下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地铁座椅下吸声板。其最终密度为1.50g/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。