一种碳纤维复丝的含氮气气氛辐射预处理方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维复丝的含氮气气氛辐射预处理方法。该方法包括以下步骤：a.将碳纤维复丝放入容器中；b.容器抽真空；c.向容器中充入含氮气的气氛；d.密封容器；e.将密封容器置于辐照场内辐照，辐照完成后取出碳纤维复丝，得到所需的碳纤维复丝。该方法为辐射复合含氮气气氛的预处理方法，不损伤碳纤维复丝的结构，纤维复丝拉伸强度得到提高。该方法操作简便，易于实现规模化。该方法获得的碳纤维复丝，可作为树脂、橡胶、金属、水泥等基体的增强填料，用于制备相应的碳纤维增强复合材料时，可有效提升碳纤维复丝的层间剪切强度、机械强度。

A Pretreatment Method of Carbon Fiber Composite Filament by Radiation in Nitrogen-Containing Atmosphere

The invention discloses a nitrogen-containing atmosphere radiation pretreatment method for carbon fiber composite filament. The method comprises the following steps: A. placing carbon fiber composite filaments in the container; B. vacuum extraction of the container; C. filling nitrogen atmosphere into the container; D. sealed container; E. irradiating the sealed container in the irradiation field, and taking out the carbon fiber composite filaments after irradiation to obtain the required carbon fiber composite filaments. The method is a pretreatment method of radiation composite nitrogen atmosphere, which does not damage the structure of carbon fiber composite filament and improves the tensile strength of carbon fiber composite filament. This method is simple to operate and easy to realize large-scale. The carbon fiber composite filament obtained by this method can be used as reinforcing filler of resin, rubber, metal, cement and other matrix. When used to prepare corresponding carbon fiber reinforced composites, the interlaminar shear strength and mechanical strength of carbon fiber composite filament can be effectively improved.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维复丝的含氮气气氛辐射预处理方法
本专利技术属于碳纤维材料处理
，具体涉及一种碳纤维复丝的含氮气气氛辐射预处理方法。
技术介绍
碳纤维是纤维状的碳材料，化学组成中碳元素占总质量的90%以上，碳纤维是一种具有很高强度、高模量和密度低等优点的耐高温纤维，其轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，广泛应用于军事、航空航天、汽车、建筑、船舶等领域，具有很好的工程应用前景和重要的经济价值。中国专利文献库公开了邵路等的《一种金属有机框架改性碳纤维表面的方法》（CN201510499801.1），孟令辉等的《一种碳纤维表面改性的方法》（CN201210420730.8），姚建平的《一种碳纤维表面镀铜工艺》（CN201310410798.2），祝龙云的《一种碳纤维表面处理工艺》（CN201510902203.4），黎俊等的《一种碳纤维表面复合涂层的制备方法》（CN201310017443.7），这些碳纤维的预处理方法主要为化学处理法、电聚合法、等离子体法、表面涂层及辐射接枝法等，这些方法的处理过程大多较为繁琐，处理后的产品性能一致性不易保证，且这些处理方法大多是针对碳纤维原丝的处理。随着碳纤维及其复合材料应用领域的不断拓展，碳纤维原料的市场需求量也随之增加，发展前景广大。碳纤维复丝的预处理方法不仅有助于提升碳纤维基材本身的综合性能，同时也可有效改善其与树脂等基体材料界面的有效融合，因此，探索一种新型的碳纤维复丝预处理方法具有十分重要且积极的实际意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种碳纤维复丝的含氮气气氛辐射预处理方法。本专利技术的碳纤维复丝的含氮气气氛辐射预处理方法包括以下步骤：a.将碳纤维复丝放入容器中；b.容器抽真空；c.向容器中充入含氮气的气氛；d.密封容器；e.将密封容器置于辐照场内辐照，辐照完成后取出碳纤维复丝，得到所需的碳纤维复丝。所述的碳纤维复丝的丝束为3K。步骤b所述的容器抽真空后，容器压力值最大为0.5Pa。步骤c所述的含氮气的气氛由氮气和氧气两种组成，氮气的体积范围为20%~100%。步骤e所述的辐照过程如下：e1.将步骤d的密封容器置于辐照场内能接受到射线照射的位置；e2.打开辐照装置，所述的辐照装置为γ射线装置或电子束加速器中的一种；e3.当碳纤维复丝的累计吸收剂量达1.0×104Gy~1.0×106Gy时，关闭辐照装置，取出碳纤维复丝，得到所需的碳纤维复丝。本专利技术的碳纤维复丝的含氮气气氛辐射预处理方法，采用了辐射复合含氮气气氛的预处理方法，不损伤碳纤维复丝的结构，使得碳纤维复丝拉伸强度得到提高，表面活性位点增多，有利于碳纤维复丝后期用于制备碳纤维增强复合材料。本专利技术的碳纤维复丝的含氮气气氛辐射预处理方法操作简便，易于实现规模化。使用本专利技术的碳纤维复丝的含氮气气氛辐射预处理方法处理后得到的碳纤维复丝，可作为树脂、橡胶、金属、水泥等基体的增强填料，用于制备相应的碳纤维增强复合材料时，可有效提升碳纤维复丝的层间剪切强度、机械强度。碳纤维增强复合材料可有效减轻材料的比重，降低能耗。附图说明图1为本专利技术的碳纤维复丝的含氮气气氛辐射预处理方法的工艺流程图；图2为本专利技术实施例3获得的处理后的碳纤维复丝表面的扫描电镜图；图3为本专利技术实施例3获得的处理后的碳纤维复丝断面的扫描电镜图；图4为本专利技术对比例2的未处理的碳纤维复丝表面的扫描电镜图；图5为本专利技术对比例2的未处理的碳纤维复丝断面的扫描电镜图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。实施例1如图1所示，将放入3K碳纤维复丝的容器抽真空，使容器内压力减至0.5Pa；往容器中充入氮气和氧气，氮气的体积为20%，容器压力达6.0×103Pa后停止充气；将含氮气气氛的碳纤维复丝容器密封；将密封好的碳纤维复丝容器置于γ辐照场内辐照一定时间，使碳纤维复丝的累积吸收剂量达到1.0×104Gy，停止辐照，取出碳纤维复丝，得到预处理好的碳纤维复丝。实施例2如图1所示，将放入3K碳纤维复丝的容器抽真空，使容器内压力减至0.5Pa；往容器中充入氮气和氧气，氮气的体积为50%，容器压力达6.0×103Pa后停止充气；将含氮气气氛的碳纤维复丝容器密封；将密封好的碳纤维复丝容器置于γ辐照场内辐照一定时间，使碳纤维复丝的累积吸收剂量达到2.0×105Gy，停止辐照，取出碳纤维复丝，得到预处理好的碳纤维复丝。实施例3如图1所示，将放入3K碳纤维复丝的容器抽真空，使容器内压力减至0.5Pa；往容器中充入纯氮气，容器压力达6.0×103Pa后停止充气；将含氮气气氛的碳纤维复丝容器密封；将密封好的碳纤维复丝容器置于γ辐照场内辐照一定时间，使碳纤维复丝的累积吸收剂量达到1.0×105Gy，停止辐照，取出碳纤维复丝，得到预处理好的碳纤维复丝，如图2、3所示。实施例4如图1所示，将放入3K碳纤维复丝的容器抽真空，使容器内压力减至0.05Pa；往容器中充入纯氮气，容器压力达3.0×103Pa后停止充气；将含氮气气氛的碳纤维复丝容器密封；将密封好的碳纤维复丝容器置于γ辐照场内辐照一定时间，使碳纤维复丝的累积吸收剂量达到1.0×106Gy，停止辐照，取出碳纤维复丝，得到预处理好的碳纤维复丝。实施例5如图1所示，将放入3K碳纤维复丝的容器抽真空，使容器内压力减至0.5Pa；往容器中充入纯氮气，容器压力达6.0×103Pa后停止充气；将含氮气气氛的碳纤维复丝容器密封；将密封好的碳纤维复丝容器置于γ辐照场内辐照一定时间，使碳纤维复丝的累积吸收剂量达到1.0×104Gy，停止辐照，取出碳纤维复丝，得到预处理好的碳纤维复丝。实施例6如图1所示，将放入3K碳纤维复丝的容器抽真空，使容器内压力减至0.5Pa；往容器中充入纯氮气，容器压力达6.0×103Pa后停止充气；将含氮气气氛的碳纤维复丝容器密封；将密封好的碳纤维复丝容器置于电子束辐照场内辐照一定时间，使碳纤维复丝的累积吸收剂量达到1.0×104Gy，停止辐照，取出碳纤维复丝，得到预处理好的碳纤维复丝。对比例1如图1所示，将放入3K碳纤维复丝材料的容器抽真空，使容器内压力减至0.5Pa；往容器中充入氧气，容器压力达6.0×103Pa后停止充气；将碳纤维复丝容器密封；将密封好的碳纤维复丝容器置于γ辐照场内辐照一定时间，使碳纤维复丝的累积吸收剂量达到1.0×104Gy，停止辐照，取出碳纤维复丝，得到预处理好的碳纤维复丝。对比例2未经辐照预处理的3K碳纤维复丝，如图4、5所示。从图2、图4的碳纤维复丝表面的扫描电镜图，图3、图5的碳纤维复丝断面的扫描电镜图，可以看出，本专利技术的碳纤维复丝的含氮气气氛辐射预处理方法没有破坏碳纤维复丝的结构。采用实施例1~6得到的预处理好的碳纤维复丝和对比例1~2分别获得的碳纤维复丝的性能如表1所示。表1从表1可以看出，使用本专利技术的碳纤维复丝的含氮气气氛辐射预处理方法处理后得到的碳纤维复丝的拉伸强度具有明显的提高。尽管本专利技术的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本专利技术的领域，对于熟悉本领域的人员，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维复丝的含氮气气氛辐射预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：a.将碳纤维复丝放入容器中；b.容器抽真空；c.向容器中充入含氮气的气氛；d.密封容器；e.将密封容器置于辐照场内辐照，辐照完成后取出碳纤维复丝，得到所需的碳纤维复丝。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复丝的含氮气气氛辐射预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：a.将碳纤维复丝放入容器中；b.容器抽真空；c.向容器中充入含氮气的气氛；d.密封容器；e.将密封容器置于辐照场内辐照，辐照完成后取出碳纤维复丝，得到所需的碳纤维复丝。2.根据权利要求1所述的碳纤维复丝的含氮气气氛辐射预处理方法，其特征在于，所述的碳纤维复丝的丝束为3K。3.根据权利要求1所述的碳纤维复丝的含氮气气氛辐射预处理方法，其特征在于：步骤b所述的容器抽真空后，容器压力值最大为0.5Pa。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高小铃，宋宏涛，李闯，安友，蹇源，石建敏，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院核物理与化学研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51