[发明专利]玄武岩纤维增强环氧树脂板材制作及受力测定方法

权利要求书

1.玄武岩纤维增强环氧树脂板材制作及受力测定方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、将石墨烯经过机硅烷修饰后形成石墨烯粉末；

（2）、称量一定重量的石墨烯粉末分批加入到丙酮溶液中，然后将其置于超声仪中对混合溶液超声处理，制备成分散均匀的悬浮液；

（3）、称量一定重量的环氧树脂，环氧树脂的环氧值为0.60eq/100g，加热环氧树脂至软化温度以上，使其处于熔融流动状态形成熔融的环氧树脂熔体；

（4）、将熔融的环氧树脂熔体加入步骤（2）制备的悬浮液中，使用搅拌机慢速搅拌后再快速搅拌至混合均匀，形成石墨烯环氧树脂复合液；

（5）、称量一定量的玄武岩纤维，玄武岩纤维的线密度为400tex，将玄武岩纤维剪裁成和板材制作模具大小形状相同的尺寸，用无水乙醇浸泡五至六个小时；然后放入介质为丙酮的超声波清洗机中振动清洗半个小时；最后晾干或用吹风机吹干备用；

（6）、以体积比为1:1比例把无水乙醇和去离子水混合备用，用容量瓶把硅烷偶联剂KH550配成为浓度0.75%的溶液，搅拌均匀后，水解五分钟倒入塑料盆中；再按照三比十的浴比将晾干后的玄武岩纤维制品放入塑料盆中，浸泡三十分钟后将玄武岩纤维制品取出；最后平铺在试验台上自然晾干，再放入110℃鼓风干燥箱中干燥，一个小时后拿出，用保鲜膜包好，放在阴凉处充分冷却后，最后放入石墨烯酚醛树脂复合液中充分浸润形成浆料；

（7）、将正电极和负电极分别埋设在板材制作模具内侧壁的对角位置，留出接线端子；

（8）、将步骤（6）中的浆料倒入板材制作模具内，采用振动法排出气泡，直到达到设计厚度；

（9）、浆料在板材制作模具内依次经过凝胶、固化和熟化三个阶段后形成板材，正电极和负电极粘附到板材上并与板材一体脱模；

（10）、将板材放置一定时间后，按照一定的支撑方法，采用中心加载法对板材进行加载压力，正电极和负电极连接数字电阻仪，数字电阻仪测量出加载力与电阻率变化曲线，完成该板材压力传感标定测量；

（11）、对板材进行打包。

2.根据权利要求1所述的玄武岩纤维增强环氧树脂板材制作及受力测定方法，其特征在于：步骤（2）中的石墨烯粉末的重量为步骤（4）中熔融的环氧树脂熔体重量的0.3%。

3.根据权利要求1所述的玄武岩纤维增强环氧树脂板材制作及受力测定方法，其特征在于：步骤（1）中采用先掺法加入石墨烯，石墨烯采用多层石墨烯，多层石墨烯原料的规格为直径<2μm、厚度为1-5nm、比表面积为500m²/g、密度2-2.25g/ml、导热系数>3000w/m·K、导电性>10⁷S/m。

4.根据权利要求2所述的玄武岩纤维增强环氧树脂板材制作及受力测定方法，其特征在于：熔融的环氧树脂熔体的软化点在70°C及以下。

5.根据权利要求1所述的玄武岩纤维增强环氧树脂板材制作及受力测定方法，其特征在于：步骤（4）中的石墨烯环氧树脂复合液也可以用还原法制备；

还原法制备石墨烯环氧树脂复合液过程为：

采用改进Hummers法制备氧化石墨烯；将3g石墨粉和1g硝酸钠加入装有69 mL浓硫酸的三口烧瓶中，冰水浴中搅拌下缓慢加入12g高锰酸钾，在10℃以下反应1h；升温至35℃左右，继续搅拌2h；缓慢加入120 mL去离子水，使体系温度升高到95℃左右，维持30 min，加入大量蒸馏水稀释，倒入30%H₂O₂至没有气泡产生,趁热过滤，并用体积比为1∶10的HCl溶液洗涤滤饼，采用BaCl₂检测，直至滤液中无SO₄，干燥得到氧化石墨；将氧化石墨溶于水中，超声使之完全分散；得到氧化石墨烯；

将50环氧树脂和25g丙二醇甲醚加入到三口烧瓶中,升温至80℃，搅拌下缓慢滴加10.5g二乙醇胺，反应2h；然后降温至60℃，滴加20%的醋酸溶液反应30min，然后缓慢加入蒸馏水快速搅拌乳化得阳离子型不饱和乳液；

将氧化石墨烯加入环氧树脂乳液中，搅拌超声1h，在60℃下保温3h，然后继续超声30min，过滤，得氧化石墨烯/环氧树脂共混分散液。