The present invention relates to a method for improving the insulation property of carbon fibers, modified carbon fibers and their applications. The method comprises the following steps: (1) oxidizing the carbon fibers matrix to obtain pre-oxidized carbon fibers; (2) mixing the pre-oxidized carbon fibers with oligomers, caged polysesquioxane compounds, cross-linking agents and solvents, and obtaining the modified carbon fibers after reaction; The softening point of the oligomer ranges from 40 to 120 degrees C; the modified carbon fibers are prepared by the method of improving the insulation performance of the carbon fibers; and the modified carbon fibers are used for insulating engineering plastics. The method of improving the insulation performance of carbon fibers provided by the invention can significantly improve the volume resistivity of carbon fibers and reduce the dielectric constant of modified carbon fibers reinforced materials.
【技术实现步骤摘要】
一种提高碳纤维绝缘性能的方法、改性碳纤维及其用途
本专利技术涉及表面改性
,尤其涉及提高碳纤维绝缘性能的方法、改性碳纤维及其用途。
技术介绍
碳纤维(carbonfiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。碳纤维“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,综合性能优异。碳纤维主要性能如下:(1)比重小(1.7~2.13g/cm);(2)模量高(200~700GPa),比模量大,碳纤维杨氏模量是玻璃纤维的3倍、凯夫拉纤维的2倍左右;(3)强度高(3~7GPa),比强度大;(4)自润滑,耐磨损;(5)热膨胀系数小(0~1.1×10-6K-1),尺寸稳定性好;(6)热导率高(10~160W·m-1·K-1)。上述这些综合的优异性能,使其成为先进复合材料的主要增强纤维之一。但碳纤维的微观乱层石墨结构使其平行电场方向具有较高的介电常数和导电性,无法用于绝缘复合材料,并且用于工程塑料时与树脂体系的相容性差。CN108193482A公开了一种用于碳纤维表面改性的处理方法,碳纤维在进行电化学处理时采用复配电解液,所述的复配电解液由溶剂和化合物组成,其中溶剂为有机试剂和无机试剂复配的混合溶剂,所述的有机试剂和无机试剂选自水、乙二醇、甘油、草酸、乙腈,所述的化合物选自含氮化合物。该处理方法不仅可提高碳纤维表面氧含量,同时增加了碳纤维表面氮含量,使碳纤维与树脂基体的粘接性能更优异,但是所述碳纤维仍具有较高的介电常数,导电性好,很难应用于绝缘材料,另外,由于其余树脂的相容性差,也难应用于工程塑料。CN ...
【技术保护点】
1.一种提高碳纤维绝缘性能的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:(1)对碳纤维基体进行氧化处理,得到预氧化的碳纤维;(2)将所述预氧化的碳纤维与低聚物、笼形聚倍半硅氧烷化合物、交联剂及溶剂混合,反应后,得到改性碳纤维;所述低聚物的软化点范围为40~120℃。
【技术特征摘要】
1.一种提高碳纤维绝缘性能的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:(1)对碳纤维基体进行氧化处理,得到预氧化的碳纤维;(2)将所述预氧化的碳纤维与低聚物、笼形聚倍半硅氧烷化合物、交联剂及溶剂混合,反应后,得到改性碳纤维;所述低聚物的软化点范围为40~120℃。2.根据权利要求1所述的提高碳纤维绝缘性能的方法,其特征在于,所述笼形聚倍半硅氧烷化合物占所述碳纤维基体的质量百分比为0.1~8wt%,优选0.3~5.0wt%,进一步优选0.5~3.0wt%。3.根据权利要求1或2所述的提高碳纤维绝缘性能的方法,其特征在于,所述低聚物包括烷基烯酮二聚体、聚醛树脂、聚酮树脂和醛酮树脂中的任意一种或至少两种组合;优选地,所述低聚物包括烷基烯酮二聚体和/或醛酮树脂。4.根据权利要求1~3中任一项所述的提高碳纤维绝缘性能的方法,其特征在于,所述笼形聚倍半硅氧烷化合物为含有活性基团的笼形聚倍半硅氧烷化合物;优选地,所述笼形聚倍半硅氧烷化合物包括具有T6、T8、T10和T12结构的化合物中的任意一种或至少两种组合,优选具有T8结构的化合物和/或具有T10结构的化合物:所述R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12均各自独立地选自环氧基、乙烯基、氨基、巯基、硅醇基、羟基、羧酸基、氨基、C2~C30烷基氨基、C6~C30芳基氨基、C1~C30烷基、C2~C30亚烃基、C6~C30芳基和C4~C30杂芳基中的任意一种;优选地,所述R1、R2、R3、R4、R5和R6中至少有一项为环氧基、乙烯基、氨基、巯基、硅醇基、羟基和羧酸基中的任意一种;优选地,所述笼形聚倍半硅氧烷化合物包括AL0125、AL0104、AL0130、AL0136、CA0295、CA0296、CA0297、CA0298、EP0402、EP0409、EP0417、EP0418、EP0419、EP0421、EP0421、EP0423、EP0425、EP0430、EP0435、OL1118、OL1123、OL1159、OL1160、OL1163、OL1170、PG1190、PG1191、SH1310、SH1311、SO1400、SO1430、SO1440、SO1444、SO1450、SO1455、SO1457、SO1460、MS0830、MS0813、MS0814中的任意一种或至少两种组合,优选EP0402、EP0409、EP0417、EP0418、EP0419、EP0421、EP0421、EP0423、EP0425、EP0430、EP0435、SO1400、SO1430、SO1440、SO1444、SO1450、SO1455、SO1457、SO1460中的任意一种或至少两种组合;优选地,所述碳纤维基体包括短...
【专利技术属性】
技术研发人员:赖华林,曹艳霞,邓冬颜,
申请(专利权)人:深圳华力兴新材料股份有限公司,
类型:发明
国别省市:广东,44
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