一种轻质高强度石墨烯碳纤维增强复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种轻质高强度石墨烯碳纤维增强复合材料的制备方法，包括：通过高压流体剪切机械剥离石墨制得石墨烯粉体；通过聚二烯丙基二甲基氯化铵对石墨烯进行改性处理制得P‑石墨烯；在碳纤维表面引入含氧基团，制得O‑碳纤维；将P‑石墨烯和O‑碳纤维混合制得石墨烯/碳纤维填料；将石墨烯/碳纤维填料与树脂基材依次经过共混、熔融、注塑或热压的方式成型，制得轻质高强度石墨烯增强碳纤维。本发明专利技术以石墨烯浆料对碳纤维进行改性，使碳纳米材料均匀涂覆在纤维表面上制备得到石墨烯纳米材料/碳纤维多尺度增强体，然后树脂基体通过热压成形制备石墨烯增强碳纤维复合材料。

Preparation of a light and high strength graphene carbon fiber reinforced composite

【技术实现步骤摘要】
一种轻质高强度石墨烯碳纤维增强复合材料的制备方法
本专利技术属于复合材料制备领域，更具体涉及一种轻质高强度石墨烯碳纤维增强复合材料及制备方法。
技术介绍
减重是飞机一生的事业，在飞机制造行业中有一句名言是：“为减轻每一克重量而奋斗”。飞机轻量化能带来更低的油耗、更高的运力以及一系列绿色经济效益。因此在不降低飞机材料强度的情况下，减轻重量对飞行器来说至关重要。目前碳纤维复合材料因轻质高强、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强等一些列特性，在航空航天、汽车、船舶、能源、建筑等领域的应用与日俱增。然而，由于碳纤维表面光滑、惰性大、具有化学活性的官能团少，导致碳纤维与基体树脂之间的界面粘结强度低，界面存在较多缺陷，往往成为复合材料的薄弱环节，因此有必要对碳纤维材料进行改进，使其减少界面缺陷更好的与材料复合。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于无人机壳体材料的轻质高强度石墨烯碳纤维增强复合材料的制备方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种轻质高强度石墨烯增强碳纤维的制备方法，包括：通过高压流体剪切机械剥离石墨制得石本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻质高强度石墨烯增强碳纤维的制备方法，其特征在于，包括：/n通过高压流体剪切机械剥离石墨制得石墨烯粉体；/n通过聚二烯丙基二甲基氯化铵对石墨烯进行改性处理制得P-石墨烯；/n在碳纤维表面引入含氧基团，制得O-碳纤维；/n将P-石墨烯和O-碳纤维混合制得石墨烯/碳纤维填料；/n将石墨烯/碳纤维填料与树脂基材依次经过共混、熔融、注塑或热压的方式成型，制得轻质高强度石墨烯增强碳纤维。/n

【技术特征摘要】
1.一种轻质高强度石墨烯增强碳纤维的制备方法，其特征在于，包括：
通过高压流体剪切机械剥离石墨制得石墨烯粉体；
通过聚二烯丙基二甲基氯化铵对石墨烯进行改性处理制得P-石墨烯；
在碳纤维表面引入含氧基团，制得O-碳纤维；
将P-石墨烯和O-碳纤维混合制得石墨烯/碳纤维填料；
将石墨烯/碳纤维填料与树脂基材依次经过共混、熔融、注塑或热压的方式成型，制得轻质高强度石墨烯增强碳纤维。


2.根据权利要求1所述的轻质高强度石墨烯增强碳纤维的制备方法，其特征在于，所制得的石墨烯粉体的层数≤5层、粒径≤1-10μm、碳含量(wt％)≥99.9％、氧含量(wt％)≤0.01％、灰分≤0.1％。


3.根据权利要求1所述的轻质高强度石墨烯增强碳纤维的制备方法，其特征在于，
将聚二烯丙基二甲基氯化铵、石墨烯和去离子水配制混合液；
超声处理混合液；
在混合液中加入氯化钠反应后依次过滤、洗涤和干燥，制得P-石墨烯。


4.根据权利要求3所述的轻质高强度石墨烯增强碳纤维的制备方法，其特征在于，
将石墨烯分散在去离子水中，加入聚二烯丙基二甲基氯化铵配成质量分数为0.5％的混合液；
超声处理混合液30min；
缓慢地加入氯化钠NaCl至其质量分数达到0.5％，反应2-5h接着过滤，用去离子水洗涤4-6次除去未反应的PDDA，置于真空干燥箱中在60-80℃下干燥24h，制得P-石墨烯。


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【专利技术属性】
技术研发人员：刘厚刚，曹乐乐，程亮，钟镇星，王庆，萧小月，
申请(专利权)人：青岛德通纳米技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37