本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種適用于冰箱用的鋁合金/石墨烯?碳纖維薄膜復合速凍板及其制備方法。該復合速凍板為三層結(jié)構(gòu)，由上下兩層鋁合金、中間夾石墨烯?碳纖維薄膜三層復合而成。先采用鱗片石墨和加碳纖維制成氧化石墨烯?碳纖維薄膜，經(jīng)高溫碳化、石墨化后制成石墨烯?碳纖維薄膜；再在石墨烯?碳纖維薄膜的兩側(cè)分別通過石墨高導熱雙面膠帶貼附鋁合金，最后復合壓制成型。本發(fā)明專利技術(shù)具有高凍結(jié)速率，實現(xiàn)了快速均勻冷凍食物的效果，并且制備工藝簡易、成本低，便于推廣，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種與冰箱配合使用的高導熱材料，特別是一種冰箱用的鋁合金/石墨烯-碳纖維薄膜復合速凍板及其制備方法。
技術(shù)介紹
冰箱作為食物保鮮的家用電器，已被廣泛普及，隨著生活水平的提高，速凍保鮮成了一種最大限度保持食品原有色、香、味及其外觀、鮮度和營養(yǎng)價值的食品保鮮方法。冰箱內(nèi)飾材料一般為玻璃、塑料等不良熱導體，熱交換性能差，食物在進行冷凍的過程中，主要依靠空氣傳遞壓縮機的冷量進行熱交換，冷凍時間長，速凍保鮮效果差，且制冷設(shè)備能耗大，成本高。且食物在冰箱中冷凍的時間越長，越會導致食物表面細胞破壞以及營養(yǎng)的流失。而在食品解凍方面，更是家庭的一大難題。傳統(tǒng)的解凍方法一般為室溫自然解凍、泡水解凍和微波爐解凍三種方法。室溫自然解凍法，需要等好幾個小時才能完成，長時間暴露在空氣中的肉類、鮮魚容易滋生1倍的細菌，5小時就能繁殖100萬，衛(wèi)生和健康大打折扣；泡水解凍法，等待時間也較長，且肉類的血絲與冰水相混，降低了肉的松軟度和新鮮度；微波爐解凍法，雖然迅速，但時間難以掌控，易造成外熟內(nèi)硬，破壞食物的口感和營養(yǎng)成份。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)難題是，克服現(xiàn)有冰箱中食物冷凍或解凍時間過長的技術(shù)難題，提供一種具有超高熱傳導性能的、冰箱用的鋁合金/石墨烯-碳纖維薄膜復合速凍板及其制備方法。將其超導板置放于冰箱冷凍室內(nèi)，可使置于上面的食物快速冷凍，大大縮短了食物的冷凍時間；放于常溫下，可對冰箱里拿出來的冷凍食品進行快速解凍，方便實用。本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案是，由上下鋁合金層、中間石墨烯-碳纖維薄膜層復合而成；其制備方法為，先采用鱗片石墨為原料，經(jīng)Hummer法制備出氧化石墨烯溶液，再添加碳纖維并在固液分散設(shè)備中進行混合均勻，抽濾形成氧化石墨烯-碳纖維薄膜，經(jīng)高溫碳化、石墨化后制備成石墨烯-碳纖維薄膜；然后在石墨烯-碳纖維薄膜的兩側(cè)分別貼附石墨高導熱雙面膠帶，并在兩側(cè)的石墨高導熱雙面膠帶上分別貼附鋁合金，最后進行復合壓制成型。所述鱗片石墨的粒徑為100~500目，所述碳纖維為6~20mm的短切碳纖維。所述固液分散設(shè)備為FLUKO-MS1或FLUKO-MS2高剪切分散機。所述碳化的溫度為900-1400℃，碳化的時間為4-12h；石墨化的溫度為2000-2300℃，石墨化時間為5-10h。所述石墨高導熱雙面膠帶為表面覆有石墨顆粒的雙面膠帶，其石墨顆粒的直徑范圍為3~6微米。所述上下兩層鋁合金，其上層鋁合金為7075或7A09鋁合金，厚度為4-6mm；下層鋁合金為5A02或5A06鋁合金，厚度為1-3mm。具體工藝步驟如下：1）在反應(yīng)釜中加入粒徑為100~500目的鱗片石墨，在冰水浴條件下加入濃度為17~19mol/L強質(zhì)子酸，溫度控制在20~30℃后加入強氧化劑氧化，最后經(jīng)3-6h超聲剝離制得氧化石墨烯溶液；2）在氧化石墨烯溶液中添加長度為6~20mm的短切碳纖維并在固液分散設(shè)備中以2000~3000rpm進行混合均勻后，抽濾形成氧化石墨烯-碳纖維薄膜，烘干備用；3）氧化石墨烯-碳纖維薄膜經(jīng)過4~12h、900~1400℃碳化和5~10h、2000~2300℃石墨化后，制得石墨烯-碳纖維薄膜；4）在石墨烯-碳纖維薄膜兩側(cè)貼附石墨高導熱雙面膠帶后，將鋁合金分別貼于石墨烯-碳纖維薄膜的兩側(cè)，最后復合壓制成型。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比所具備的優(yōu)點是，本專利技術(shù)提供的石墨烯-碳纖維薄膜將一維碳纖維作為結(jié)構(gòu)增強體，把二維石墨烯作為導熱功能單元，通過自組裝技術(shù)，構(gòu)建結(jié)構(gòu)/功能一體化的C/C復合薄膜，這種全新薄膜具有類似于鋼筋混凝土的多級結(jié)構(gòu)，其厚度可控，室溫面向熱導率高達1200 W/m?K，與金屬鋁合金板復合后可以得到極高的導熱和導冷性能，冷量可以迅速的通過這種速凍板傳遞到食物，并可短時間內(nèi)均衡冰箱內(nèi)溫度。具體實施方式實施例1先在反應(yīng)釜中加入粒徑為100目的鱗片石墨，在冰水浴條件下加入濃度為17mol/L強質(zhì)子酸，溫度控制在20℃后加入強氧化劑氧化，經(jīng)3h超聲剝離制得氧化石墨烯溶液；在氧化石墨烯溶液中添加長度為6mm的短切碳纖維，并在固液分散設(shè)備中以2000rpm進行混合均勻后，抽濾形成氧化石墨烯-碳纖維薄膜，烘干備用；然后將氧化石墨烯-碳纖維薄膜經(jīng)過4h、900℃碳化及5h、2000℃石墨化后，制得石墨烯-碳纖維薄膜；再在石墨烯-碳纖維薄膜的兩側(cè)貼附石墨顆粒直徑為3微米的石墨高導熱雙面膠帶，再將厚度為4mm的7075鋁合金與厚度1mm的5A02鋁合金分別做為上下層，貼附在石墨烯-碳纖維薄膜的兩側(cè)，最后進行復合壓制成型。實施例2先在反應(yīng)釜中加入粒徑為300目的鱗片石墨，在冰水浴條件下加入濃度為18mol/L強質(zhì)子酸，溫度控制在25℃后加入強氧化劑氧化，經(jīng)4h超聲剝離制得氧化石墨烯溶液；在氧化石墨烯溶液中添加長度為10mm的短切碳纖維，并在固液分散設(shè)備中以2500rpm進行混合均勻后，抽濾形成氧化石墨烯-碳纖維薄膜，烘干備用；然后將氧化石墨烯-碳纖維薄膜經(jīng)過8h、1200℃碳化及7h、2100℃石墨化后，制得石墨烯-碳纖維薄膜；再在石墨烯-碳纖維薄膜的兩側(cè)貼附石墨顆粒直徑為5微米的石墨高導熱雙面膠帶，再將厚度為5mm的7075鋁合金與厚度為2mm的5A06鋁合金做為上下層，貼附在石墨烯-碳纖維薄膜的兩側(cè)，最后進行復合壓制成型。實施例3先在反應(yīng)釜中加入粒徑為500目的鱗片石墨，在冰水浴條件下加入濃度為19mol/L強質(zhì)子酸，溫度控制在30℃后加入強氧化劑氧化，經(jīng)6h超聲剝離制得氧化石墨烯溶液；在氧化石墨烯溶液中添加長度為20mm的短切碳纖維，并在固液分散設(shè)備中以3000rpm進行混合均勻后，抽濾形成氧化石墨烯-碳纖維薄膜，烘干備用；然后將氧化石墨烯-碳纖維薄膜經(jīng)過12h、1400℃碳化及10h、2300℃石墨化后，制得石墨烯-碳纖維薄膜；再在石墨烯-碳纖維薄膜兩側(cè)貼附石墨顆粒直徑為6微米的石墨高導熱雙面膠帶后，將厚度為6mm的7A09鋁合金與厚度為3mm的5A06鋁合金做為上下層，貼附在石墨烯-碳纖維薄膜的兩側(cè)，最后進行復合壓制成型。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
鋁合金/石墨烯?碳纖維薄膜復合速凍板及其制備方法，其特征在于：由上下鋁合金層、中間夾石墨烯?碳纖維薄膜層復合而成；其制備方法為，先采用鱗片石墨為原料，經(jīng)Hummer法制備出氧化石墨烯溶液，再添加碳纖維并在固液分散設(shè)備中進行混合均勻，抽濾形成氧化石墨烯?碳纖維薄膜，經(jīng)高溫碳化、石墨化后制備成石墨烯?碳纖維薄膜；然后在石墨烯?碳纖維薄膜的兩側(cè)分別貼附石墨高導熱雙面膠帶，并在兩側(cè)的石墨高導熱雙面膠帶上分別貼附鋁合金，最后進行復合壓制成型。
【技術(shù)特征摘要】
1.鋁合金/石墨烯-碳纖維薄膜復合速凍板及其制備方法，其特征在于：由上下鋁合金層、中間夾石墨烯-碳纖維薄膜層復合而成；其制備方法為，先采用鱗片石墨為原料，經(jīng)Hummer法制備出氧化石墨烯溶液，再添加碳纖維并在固液分散設(shè)備中進行混合均勻，抽濾形成氧化石墨烯-碳纖維薄膜，經(jīng)高溫碳化、石墨化后制備成石墨烯-碳纖維薄膜；然后在石墨烯-碳纖維薄膜的兩側(cè)分別貼附石墨高導熱雙面膠帶，并在兩側(cè)的石墨高導熱雙面膠帶上分別貼附鋁合金，最后進行復合壓制成型。2.如權(quán)利要求1所述的鋁合金/石墨烯-碳纖維薄膜復合速凍板及其制備方法，其特征在于：所述鱗片石墨的粒徑為100~500目，所述碳纖維為6~20mm的短切碳纖維。3.如權(quán)利要求1所述的鋁合金/石墨烯-碳纖維薄膜復合速凍板及其制備方法，其特征在于：所述固液分散設(shè)備為FLUKO-MS1或FLUKO-MS2高剪切分散機。4.如權(quán)利要求1所述的鋁合金/石墨烯-碳纖維薄膜復合速凍板及其制備方法，其特征在于：所述碳化的溫度為900-1400℃，碳化的時間為4-12h；石墨化的溫度為2000-2300℃，石墨化時間為5-10h。5.如權(quán)利要求1所述的鋁合金/石墨烯-碳纖維薄膜復合速...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙大偉，成文俊，周春華，
申請(專利權(quán))人：江蘇悅達新材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。