一种沥青基碳纤维增强复合材料高架复合道路声屏障的制备方法与流程

本发明属于新材料领域，具体涉及一种耐腐蚀、抗老化、纤维增强复合材料高架复合道路声屏障。

背景技术：

随着城市化进程的加快，城市机动车辆数目迅速增长，道路交通问题日益突出。为了缓解交通压力，保证城市道路的通畅，自20世纪90年代起,国内许多大中城市开始在城市中心区域建设快速复合高架路。与原有道路形式相比，高架复合道路容纳汽车总量急剧增加，车流通行速度较一般的城市道路快，但高架道路交通噪声声源位置较高，因此，其道路的特殊结构也形成了道路两侧有别于一般城市道路的噪声声场分布。

许多城市中心区域为解决交通拥堵问题建设高架道路，道路两侧居民住宅通常比较密集，且距离高架道路较近，高架道路交通噪声严重影响沿线居民。对于高架道路，其噪声分布特性和地面道路有所不同。声屏障是局部有效降低道路交通噪声污染的措施，对不同的道路形式和敏感点分布，降噪效果有所不同。

现有的高架复合道路声屏障多采用有机、无机纤维、海绵、发泡板等制成，具有以下缺点：防水、防火、抗老化、抗冲击能力差，用材高能耗不环保、废弃后对环境有污染，在使用过程中，隔音效果差，同时无法阻断较低频率的噪音，造成实用效果不佳。因此，为解决上述问题，特提供一种新的技术方案来满足需求。

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高架复合道路声屏障的制备方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种沥青基碳纤维增强复合材料高架复合道路声屏障的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一：采用短切沥青基碳纤维、碳化硅粉、铜粉、氮化硼、氧化铝粉、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60℃-100℃，搅拌时间为4h-9h；

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9mpa-19mpa；

步骤四：将步骤三中压制成型的半成品置于碳化炉内进行碳化处理，碳化温度为790℃-990℃；

步骤五：将步骤四中碳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1290℃-1490℃；

步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得沥青基碳纤维增强复合材料高架复合道路声屏障。

上述的一种沥青基碳纤维增强复合材料高架复合道路声屏障的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的短切沥青基碳纤维长度为10mm-20mm，铜粉、碳化硅粉、氮化硼、氧化铝粉、碳粉、石墨粉的颗粒大小均为700目及以下，树脂为酚醛树脂或环氧树脂。

上述的一种沥青基碳纤维增强复合材料高架复合道路声屏障的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的沥青基碳纤维重量百分比为18wt%-44wt%，铜粉重量百分比为1wt%-5wt%，碳化硅粉重量百分比为1wt%-5wt%，氮化硼重量百分比为1wt%-6wt%，氧化铝粉重量百分比为1wt%-6wt%，碳粉重量百分比为5wt%-15wt%，石墨粉重量百分比为3wt%-15wt%，树脂重量百分比为20wt%-47wt%。

上述的一种沥青基碳纤维增强复合材料高架复合道路声屏障的制备方法，其特征在于，步骤三中所述的压制固化工艺，升温速率为11℃/h-21℃/h，固化温度为170℃-230℃，保温时间为2.0h-5.0h。

上述的一种沥青基碳纤维增强复合材料高架复合道路声屏障的制备方法，其特征在于，步骤四中所述的碳化升温速率为11℃/h-31℃/h，保温时间为2.0h-5.0h。

上述的一种沥青基碳纤维增强复合材料高架复合道路声屏障的制备方法，其特征在于，步骤五中所述的高温处理升温速率为11℃/h-21℃/h，保温时间为1.0h-3.0h，高温真空度小于8.0×10^-3pa。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、与传统高架复合道路声屏障的制备技术相比，本发明采用短切沥青基碳纤维作为增强体，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，碳化硅粉、氮化硼、氧化铝粉的耐磨性等特点制备的沥青基碳纤维增强复合材料高架复合道路声屏障，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是本发明制备沥青基碳纤维增强复合材料高架复合道路声屏障的工艺流程框图。

具体实施方式

实施例1

步骤一：采用短切沥青基碳纤维、碳化硅粉、铜粉、氮化硼、氧化铝粉、碳粉、石墨粉和树脂作为主要原材料，短切沥青基碳纤维长度为10mm，铜粉、碳化硅粉、氮化硼、氧化铝粉、碳粉、石墨粉的颗粒大小均为750目，树脂为酚醛树脂；

步骤二：将步骤一中材料按沥青基碳纤维重量百分比为18wt%，铜粉重量百分比为5wt%，碳化硅粉重量百分比为5wt%，氮化硼重量百分比为5wt%，氧化铝粉重量百分比为6wt%，碳粉重量百分比为7wt%，石墨粉重量百分比为7wt%，树脂重量百分比为47wt%，称取好后在搅拌罐中进行搅拌，搅拌罐加热温度60℃，搅拌时间为4h；

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9mpa，升温速率为11℃/h，固化温度为170℃，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碳化炉内进行碳化处理，碳化温度为790℃，碳化升温速率为11℃/h，保温时间为5.0h；

步骤五：将步骤四中碳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1290℃，升温速率为11℃/h，保温时间为3.0h，高温真空度小于8.0×10^-3pa；

步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得沥青基碳纤维增强复合材料高架复合道路声屏障。

实施例2

步骤一：采用短切沥青基碳纤维、碳化硅粉、铜粉、氮化硼、氧化铝粉、碳粉、石墨粉和树脂作为主要原材料，短切沥青基碳纤维长度为15mm，铜粉、碳化硅粉、氮化硼、氧化铝粉、碳粉、石墨粉的颗粒大小均为800目，树脂为环氧树脂；

步骤二：将步骤一中材料按沥青基碳纤维重量百分比为30wt%，铜粉重量百分比为3wt%，碳化硅粉重量百分比为3wt%，氮化硼重量百分比为6wt%，氧化铝粉重量百分比为6wt%，碳粉重量百分比为15wt%，石墨粉重量百分比为3wt%，树脂重量百分比为34wt%，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14mpa，升温速率为16℃/h，固化温度为190℃，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碳化炉内进行碳化处理，碳化温度为890℃，碳化升温速率为21℃/h，保温时间为3.0h；

步骤五：将步骤四中碳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1390℃，升温速率为16℃/h，保温时间为2.0h，高温真空度小于8.0×10^-3pa；

步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得沥青基碳纤维增强复合材料高架复合道路声屏障。

实施例3

步骤一：采用短切沥青基碳纤维、铜粉、碳化硅粉、氮化硼、氧化铝粉、碳粉、石墨粉和树脂作为主要原材料，短切沥青基碳纤维长度为20mm，铜粉、碳化硅粉、氮化硼、氧化铝粉、碳粉、石墨粉的颗粒大小均为850目，树脂为环氧树脂；

步骤二：将步骤一中材料按沥青基碳纤维重量百分比为44wt%，铜粉重量百分比为3wt%，碳化硅粉重量百分比为4wt%，氮化硼重量百分比为4wt%，氧化铝粉重量百分比为2wt%，碳粉重量百分比为10wt%，石墨粉重量百分比为13wt%，树脂重量百分比为20wt%，称取好后在搅拌罐中进行搅拌，搅拌罐加热温度100℃，搅拌时间为9h；

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19mpa，升温速率为21℃/h，固化温度为230℃，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碳化炉内进行碳化处理，碳化温度为990℃，碳化升温速率为31℃/h，保温时间为2.0h；

步骤五：将步骤四中碳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1490℃，升温速率为21℃/h，保温时间为1.0h，高温真空度小于8.0×10^-3pa；

步骤六：将步骤五出炉的复合材料坯体经过机械加工后，制得沥青基碳纤维增强复合材料高架复合道路声屏障。

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。