一种基于硫掺杂改性催化剂在PAN基碳纤维表面催化生长碳纳米管的工艺方法技术

本发明专利技术涉及一种基于硫掺杂改性催化剂在PAN基碳纤维表面催化生长碳纳米管的工艺方法，属于碳纤维表面改性领域。本发明专利技术的工艺方法包括以下步骤：步骤1：对PAN基碳纤维进行脱浆；步骤2：通过电化学阳极氧化法对脱浆碳纤维进行表面氧化处理；步骤3：配制摩尔比为5:2的六水硝酸钴与硫脲的乙醇溶液作为催化剂前驱体，将表面氧化后的碳纤维浸渍于前驱体中5～30min，后置于烘箱中烘干；步骤4：将碳纤维置于管式炉中，在氮气保护下以5～10℃/min升温至600～800℃后，通入流量比为4：1～1：1的H2/C2H2混合气，保温5～20min，降温至室温后取出样品。本发明专利技术能改善碳纤维表面性能，提高纤维表面粗糙度，有效提高碳纤维增强复合材料的界面性能，并对碳纤维本体具有补强作用。

A Process for Catalytic Growth of Carbon Nanotubes on PAN-based Carbon Fiber Surface Based on Sulphur Doped Modified Catalyst

The invention relates to a process method for catalytic growth of carbon nanotubes on the surface of PAN-based carbon fibers based on sulfur-doped modified catalyst, belonging to the field of surface modification of carbon fibers. The process method of the invention comprises the following steps: step 1: desizing PAN-based carbon fibers; step 2: surface oxidation of desizing carbon fibers by electrochemical anodic oxidation; step 3: preparing ethanol solution of cobalt nitrate hexahydrate and thiourea with molar ratio of 5:2 as catalyst precursor, immersing the surface-oxidized carbon fibers in the precursor for 5-30 minutes, and then baking them. Steps 4: Place carbon fibers in a tubular oven and raise the temperature to 600-800 under the protection of nitrogen gas at 5-10 C/min. The mixture of H2/C2H2 with a flow rate of 4:1-1:1 is heated for 5-20 minutes and the sample is taken out after cooling to room temperature. The invention can improve the surface performance of carbon fibers, improve the surface roughness of carbon fibers, effectively improve the interface performance of carbon fibers reinforced composite materials, and has a reinforcing effect on the carbon fibers body.

【技术实现步骤摘要】
一种基于硫掺杂改性催化剂在PAN基碳纤维表面催化生长碳纳米管的工艺方法
本专利技术设计碳纤维表面改性处理领域，特别是指一种通过化学气相沉积法在碳纤维表面催化生长碳纳米管的工艺方法。
技术介绍
碳纤维是一种含碳量在95％以上的高性能纤维材料，主要包括PAN(聚丙烯腈)基碳纤维、沥青基碳纤维和黏胶基碳纤维，其中PAN基碳纤维应用最为广泛。碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳的特点，且具有优良的导电性和导热性，因此成为一种不可替代的国防民用工业支柱性材料。目前碳纤维通常是作为增强体，与其他基体材料一起制成碳纤维增强复合材料使用。碳纤维增强复合材料与纯金属材料相比具有更高的疲劳强度和刚度，与无机材料相比具有更高的韧性和更好的成型性能，与高分子材料相比具有更高的耐温性和耐候性，因此碳纤维增强复合材料在众多领域尤其是国防军工领域被广泛应用。然而，碳纤维表面光滑，极性官能团含量少。碳纤维的惰性表面致使碳纤维增强复合材料的界面性能较差，在载荷的作用下常会发生脱粘，拔出等界面破坏的现象，这阻碍了碳纤维增强复合材料的进一步应用推广以及力学性能的进一步提高。在碳纤维表面接枝碳纳米管，能够加强碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于硫掺杂改性催化剂在PAN基碳纤维表面催化生长碳纳米管的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：对PAN基碳纤维进行脱浆处理；将脱浆处理后的PAN基碳纤维进行电化学阳极氧化处理，得预处理的PAN基碳纤维；将预处理的PAN基碳纤维浸渍于钴盐与硫脲的乙醇溶液中，干燥，得负载有催化剂前驱体的碳纤维；采用CVD法在所述负载有催化剂前驱体的碳纤维表面生长碳纳米管，即得CNTs/PAN基碳纤维复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种基于硫掺杂改性催化剂在PAN基碳纤维表面催化生长碳纳米管的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：对PAN基碳纤维进行脱浆处理；将脱浆处理后的PAN基碳纤维进行电化学阳极氧化处理，得预处理的PAN基碳纤维；将预处理的PAN基碳纤维浸渍于钴盐与硫脲的乙醇溶液中，干燥，得负载有催化剂前驱体的碳纤维；采用CVD法在所述负载有催化剂前驱体的碳纤维表面生长碳纳米管，即得CNTs/PAN基碳纤维复合材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钴盐与硫脲中，Co与S元素的摩尔比为3～5:2～4。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钴盐为Co(NO3)2·6H2O。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电化学阳极氧化处理采用磷酸二氢铵NH4H2PO4作为电解液，其质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王延相，苏顺生，王成国，魏化震，秦建杰，姚志强，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37