一种在碳纤维表面接枝固化剂咪唑的方法技术

一种在碳纤维表面接枝固化剂咪唑的方法，它涉及一种碳纤维表面的改性方法。本发明专利技术的目的是要解决碳纤维和树脂基体界面结合弱的问题。方法：一、碳纤维的抽提处理；二、氧化；三、接枝固化剂咪唑，得到表面接枝固化剂咪唑的碳纤维。本发明专利技术制备的表面接枝固化剂咪唑的碳纤维的界面剪切强度由原丝的48.8MPa提高到61.3MPa～87.2MPa，层间剪切强度由原丝的58.6MPa提高到68.8MPa～82.7MPa。本发明专利技术可获得一种在碳纤维表面接枝固化剂咪唑的方法。

A Method of Grafting Curing Agent Imidazole onto Carbon Fiber Surface

A method for grafting curing agent imidazole on the surface of carbon fibers relates to a method for modifying the surface of carbon fibers. The aim of the invention is to solve the problem of weak interface bonding between carbon fiber and resin matrix. Methods: 1. Extraction of carbon fibers; 2. oxidation; 3. Grafting curing agent imidazole to obtain surface grafting curing agent imidazole carbon fibers. The interfacial shear strength of the carbon fibers prepared by the method increases from 48.8 MPa of the precursor to 61.3 MPa-87.2 MPa, and the interlaminar shear strength increases from 58.6 MPa of the precursor to 68.8 MPa-82.7 MPa. The invention provides a method for grafting curing agent imidazole on the surface of carbon fibers.

【技术实现步骤摘要】
一种在碳纤维表面接枝固化剂咪唑的方法
本专利技术涉及一种碳纤维表面的改性方法。
技术介绍
碳纤维(CF)以及碳纤维复合材料因其较高的比强度、比模量，在国防军工、航空航天、交通运输、土木建筑等领域有广泛的应用。在碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料中，碳纤维与基体间的界面结合状况对复合材料的综合性能表现有非常重要的影响，高质量界面是载荷从树脂均匀转移到碳纤维的保障。但是，未处理的碳纤维表面光滑、边缘活性碳原子少、表面能低，与树脂基体的浸润性和粘结性差，直接影响了复合材料的综合性能，制约了碳纤维在高性能复合材料领域的进一步应用，未改性的碳纤维复合材料的界面剪切强度约为49MPa，所以碳纤维表面处理对其增强材料的发展至关重要。目前对碳纤维的表面改性技术主要包括化学气相沉积技术、表面氧化技术、表面高能辐射技术及表面涂层技术等，这些方法基本能改善碳纤维与基体的相容性和界面粘结作用，但是存在生产工艺复杂，成本高和反应激烈难以控制等问题。因此，目前我们致力于找到一种反应条件温和、易于控制、应用范围广的碳纤维表面改性方法，旨在避免单丝纤维本体强度下降的同时，增加碳纤维表面极性和粗糙度，来提高碳纤维与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在碳纤维表面接枝固化剂咪唑的方法，其特征在于一种在碳纤维表面接枝固化剂咪唑的方法是按以下步骤完成的：一、碳纤维的抽提处理：将碳纤维放入装有丙酮的索氏提取器中，再将丙酮加热至75℃～85℃，丙酮不断蒸出并在索氏提取器中冷凝，使碳纤维表面的杂质在蒸馏的丙酮中不断得到清洗，清洗时间为48h～72h，再将碳纤维取出，得到去除表面杂质的碳纤维；将去除表面杂质的碳纤维取出，再置于温度为70℃～80℃的烘箱中干燥2h～4h，得到抽提处理后的碳纤维；二、氧化：①、将抽提处理后的碳纤维浸入到过硫酸钾/硝酸银混合水溶液中，加热至60℃～80℃，再在温度为60℃～80℃的条件下恒温1h～2h，得到氧化后的碳...

【技术特征摘要】
1.一种在碳纤维表面接枝固化剂咪唑的方法，其特征在于一种在碳纤维表面接枝固化剂咪唑的方法是按以下步骤完成的：一、碳纤维的抽提处理：将碳纤维放入装有丙酮的索氏提取器中，再将丙酮加热至75℃～85℃，丙酮不断蒸出并在索氏提取器中冷凝，使碳纤维表面的杂质在蒸馏的丙酮中不断得到清洗，清洗时间为48h～72h，再将碳纤维取出，得到去除表面杂质的碳纤维；将去除表面杂质的碳纤维取出，再置于温度为70℃～80℃的烘箱中干燥2h～4h，得到抽提处理后的碳纤维；二、氧化：①、将抽提处理后的碳纤维浸入到过硫酸钾/硝酸银混合水溶液中，加热至60℃～80℃，再在温度为60℃～80℃的条件下恒温1h～2h，得到氧化后的碳纤维；所述的过硫酸钾/硝酸银混合水溶液中过硫酸钾的浓度为0.1mol/L～0.2mol/L；所述的过硫酸钾/硝酸银混合水溶液中硝酸银的浓度为0.0001mol/L～0.01mol/L；步骤二①中所述的抽提处理后的碳纤维的质量与过硫酸钾/硝酸银混合水溶液的体积比为(0.3g～1.5g):(300mL～500mL)；②、室温条件下将氧化后的碳纤维在蒸馏水中浸泡5min～10min，将经蒸馏水中浸泡后的碳纤维取出，弃除蒸馏水；步骤二②中所述的氧化后的碳纤维的质量与蒸馏水的体积比为(0.3g～1.5g):(300mL～500mL)；③、重复步骤二②3次～5次，得到蒸馏水清洗后的氧化碳纤维；④、将步骤二③得到的蒸馏水清洗后的氧化碳纤维在温度为70℃～80℃的条件下干燥2h～4h，得到干燥后的氧化碳纤维；⑤、将步骤二④得到的干燥后的氧化碳纤维置于装有无水乙醇的索氏提取器中，在温度为90℃～100℃的条件下使用无水乙醇清洗氧化碳纤维，清洗时间为2h～4h，得到无水乙醇清洗的氧化的碳纤维；⑥、将步骤二⑤得到的无水乙醇清洗的氧化的碳纤维在温度为70℃～80℃的条件下干燥2h～4h，得到干燥的氧化碳纤维；三、接枝固化剂咪唑：①、将异佛尔酮二异氰酸酯和丙酮加入到玻璃容器中，得到异佛尔酮二异氰酸酯溶液；再将装有异佛尔酮二异氰酸酯溶液的玻璃容器置于0℃～5℃的冰水浴中；步骤三①中所述的异佛尔酮二异氰酸酯的质量与丙酮的体积比为(8g～10g):50mL；②、将咪唑加入到丙酮中，再超声10min～20min，得到咪唑溶液；步骤三②中所述的咪唑的质量与丙酮的体积比为(4g～5g):50mL；③、将步骤三①中置于0℃～5℃的冰水浴的玻璃容器中的异佛尔酮二异氰酸酯溶液进行搅拌，搅拌速度为300r/min～400r/min，再将咪唑溶液以10滴/min～15滴/min的滴加速度滴加到温度为0℃～5℃、搅拌速度为300r/min～400r/min的异佛尔酮二异氰酸酯溶液中，得到反应液Ⅰ；步骤三③中所述的异佛尔酮二异氰酸酯溶液与咪唑溶液的体积比为(0.8～1.2):1；④、将反应液Ⅰ的温度升温至20℃～25℃，再在温度为20℃～25℃下搅拌反应12h～24h，再加入干燥的氧化碳纤维和二月桂酸二丁基锡，最后在温度为70℃～80℃和搅拌速度为300r...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丽春，石龙龙，宋国君，李培耀，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37