一种提高碳纤维体积电阻率的方法、改性碳纤维及其用途技术

本发明专利技术涉及一种提高碳纤维体积电阻率的方法、改性碳纤维及其用途，所述提高碳纤维体积电阻率的方法包括如下步骤：(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含有活性基团的笼形聚倍半硅氧烷化合物进行接枝反应，得到改性碳纤维；所述活性基团包括环氧基、乙烯基、氨基、巯基、硅醇基、羟基和羧酸基中的任意一种或至少两种组合，所述改性碳纤维用于绝缘工程塑料，通过本发明专利技术提供的方法，能够得到高体积电阻率、低介电常数的改性碳纤维，使其能够应用于绝缘工程塑料中。

A Method for Improving the Volume Resistivity of Carbon Fiber, Modified Carbon Fiber and Its Application

The invention relates to a method for improving the volume resistivity of carbon fibers, a modified carbon fibers and its application. The method for increasing the volume resistivity of carbon fibers includes the following steps: (1) oxidizing the carbon fibers matrix to obtain pre-oxidized carbon fibers; (2) grafting reaction between the pre-oxidized carbon fibers and cage polysesquioxane compounds containing active groups to obtain the pre-oxidized carbon fibers. Modified carbon fibers; the active groups include any or at least two combinations of epoxy group, vinyl group, amino group, mercapto group, silanol group, hydroxyl group and carboxylic acid group. The modified carbon fibers are used for insulating engineering plastics. By the method provided by the invention, the modified carbon fibers with high volume resistivity and low dielectric constant can be obtained, so that they can be applied in insulating engineering plastics. \u3002

【技术实现步骤摘要】
一种提高碳纤维体积电阻率的方法、改性碳纤维及其用途
本专利技术涉及表面改性
，尤其涉及一种提高碳纤维体积电阻率的方法、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。CN108342045A公开了一种碳纤维组合物。包括如下组分：聚双环戊二烯占37～44％，碳纤维占35～41％，水性环氧树脂17～22％，增韧剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高碳纤维体积电阻率的方法，其特征在于，所述提高碳纤维体积电阻率的方法包括如下步骤：(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含有活性基团的笼形聚倍半硅氧烷化合物进行接枝反应，得到改性碳纤维；所述活性基团包括环氧基、乙烯基、氨基、巯基、硅醇基、羟基和羧酸基中的任意一种或至少两种组合。

【技术特征摘要】
1.一种提高碳纤维体积电阻率的方法，其特征在于，所述提高碳纤维体积电阻率的方法包括如下步骤：(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含有活性基团的笼形聚倍半硅氧烷化合物进行接枝反应，得到改性碳纤维；所述活性基团包括环氧基、乙烯基、氨基、巯基、硅醇基、羟基和羧酸基中的任意一种或至少两种组合。2.根据权利要求1所述的提高碳纤维体积电阻率的方法，其特征在于，所述氧化处理的氧化剂为浓度为5～35wt％的H2O2溶液。3.根据权利要求1或2所述的提高碳纤维体积电阻率的方法，其特征在于，所述氧化处理在频率为20～100kHz、功率为100～3000W、温度为25～60℃的超声波水浴中进行，所述氧化处理的时间为5～120min；优选地，在所述氧化处理之后，在80～120℃条件下进行第一次真空干燥。4.根据权利要求1～3中任一项所述的提高碳纤维体积电阻率的方法，其特征在于，在所述步骤(1)之后进行步骤(1’)，所述步骤(1’)包括对所述预氧化的碳纤维进行酰氯化处理；优选地，所述酰氯化处理的酰氯化试剂包括SOCl2溶液，所述SOCl2溶液的溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃、甲苯和氯仿中的任意一种或至少两种组合；优选地，所述酰氯化处理的催化剂为N,N-二甲基甲酰胺；优选地，所述SOCl2的用量占所述预氧化的碳纤维质量的2～10％；优选地，所述预氧化的碳纤维的体积添加量≤SOCl2溶液体积的2/3。5.根据权利要求4所述的提高碳纤维体积电阻率的方法，其特征在于，所述步骤(1’)具体包括如下步骤：将所述预氧化的碳纤维与酰氯化试剂混合，在60～80℃下超声波震荡1～4h，过滤出碳纤维，并用蒸馏水冲洗，第二次真空干燥后备用。6.根据权利要求1～5中任一项所述的提高碳纤维体积电阻率的方法，其特征在于，所述碳纤维基体包括短切碳纤维、无胶碳纤维、PAN基碳纤维和沥青基碳纤维中的任意一种，优选PAN基碳纤维；优选地，所述含有活性基团的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：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，且所述R1、R2、R3、R4、R5、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，所述含有活性基团的笼形聚倍半硅氧烷化合物包括具有T8结构的化合物和/或具有T10结构的化合物；优选地，所述含有活性基团的笼形聚倍半硅氧烷化合物包括CA0295、CA0296、CA0...

【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