一种石墨烯和碳纳米管原位生长共修饰增韧碳纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯和碳纳米管原位生长共修饰增韧碳纤维的制备方法，包括以下步骤：（1）碳纤维超声清洗；（2）碳纤维预氧化；（3）预氧化的碳纤维表面生长多孔石墨烯，得表面生长多孔石墨烯的碳纤维；（4）表面生长多孔石墨烯的碳纤维表面原位生长碳纳米管，得到石墨烯/碳纳米管共修饰增韧碳纤维材料。本发明专利技术通过在碳纤维表面刻蚀生长多孔石墨烯，一方面为碳纳米管的生长提供了活性位点，解决了碳纤维表面活性位点少，不易于生长碳纳米管的难题，一方面也提高了纤维力学性能。

A preparation method of carbon fiber toughened by in-situ growth of graphene and carbon nanotubes

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯和碳纳米管原位生长共修饰增韧碳纤维的制备方法
本专利技术涉及碳纤维生产
，特别涉及一种石墨烯和碳纳米管原位生长共修饰增韧碳纤维的制备方法。
技术介绍
碳纤维是由碳元素组成的一种特种纤维。具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，是复合材料理想的增强体。但是碳纤维表面属于石墨乱层结构，微晶有序取向，惰性大，不易与树脂基体结合，导致其增强复合材料的界面粘结性能差，难以实现碳纤维增强相的增强作用。另一方面，由于环氧固化过程中形成的高度交联三维网状结构基体的固有脆性，导致其存在韧性不足，剪切强度低，易断裂，易分层以及抗冲击损伤能力较低等问题，一直阻碍着高性能碳纤维复合材料的应用。因此，对碳纤维进行适当的表面改性，增加纤维的比表面积、粗糙度和引入活性官能团，改善碳纤维复合材料的分层抵抗能力和剪切断裂韧性具有非常重要的意义。传统的碳纤维改性方法，如在表面包覆氧化石墨烯、石墨烯、碳纳米管等，其主要工艺手段有溶液浸渍法、表面涂层法、电泳沉积法、化学气相沉积法等。①传统碳纤维表面润湿性差，不易与树脂基体结合以及剪切强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯和碳纳米管原位生长共修饰增韧碳纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）碳纤维依次在水、丙酮、异丙醇、乙醇中超声清洗；/n（2）将超声清洗后的碳纤维在硝酸和硫酸的混合溶液中浸渍0.5-1小时预氧化，清洗、烘干后得到预氧化的碳纤维；/n（3）将所得的预氧化的碳纤维卷绕固定在石墨支架上，放入化学气相沉积反应炉，在Ar氛围保护下加热到800-1000℃，按一定流速通入H

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯和碳纳米管原位生长共修饰增韧碳纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）碳纤维依次在水、丙酮、异丙醇、乙醇中超声清洗；
（2）将超声清洗后的碳纤维在硝酸和硫酸的混合溶液中浸渍0.5-1小时预氧化，清洗、烘干后得到预氧化的碳纤维；
（3）将所得的预氧化的碳纤维卷绕固定在石墨支架上，放入化学气相沉积反应炉，在Ar氛围保护下加热到800-1000℃，按一定流速通入H2进行表面刻蚀，刻蚀时间为5-10min，在Ar氛围下冷却，得到表面生长多孔石墨烯的碳纤维；
（4）表面生长多孔石墨烯的碳纤维在化学气相沉积反应炉中加热到700-800℃，将预先配置好的碳纳米管合成前驱体有机溶液通过雾化器从化学气相沉积反应炉腔体上方进料，以Ar和H2的混合气为载气，反应炉腔体温度控制在700-800℃进料反应30-90min，在生长多孔石墨烯的碳纤维表面生长碳纳米管，冷却后制备得到石墨烯/碳纳米管共修饰增韧碳纤维材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，每次超声清洗时间为10...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪训国，张羽丰，李孙平，周燚平，
申请(专利权)人：杭州超探新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33