一种利用刚柔相济高分子体系对沥青基碳纤维表面改性的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用刚柔相济高分子体系对沥青基碳纤维表面改性的方法，将去剂处理后的沥青基碳纤维，依次用浓硝酸、氢化铝锂/四氢呋喃的饱和溶液和硅烷偶联剂溶液进行羧基化、羟基化及氨基化处理，再采用浸渍法在沥青基碳纤维表面接枝刚性的聚多巴胺和柔性的聚醚胺，完成沥青基碳纤维表面的改性，以在沥青基碳纤维表面形成刚柔相济高分子体系的修饰涂层，修饰涂层在碳纤维表面呈颗粒状均匀涂覆，与树脂复合后可在界面区形成刚柔杂化的交联网状结构，有利于应力的传递；同时，界面区存在共价键、氢键和π‑π多种界面键合作用，起到良好的桥接作用，从而能够提高沥青基碳纤维/树脂复合材料的界面强度。

【技术实现步骤摘要】
一种利用刚柔相济高分子体系对沥青基碳纤维表面改性的方法
本专利技术属于材料的表面与界面改性领域，具体涉及一种利用刚柔相济高分子体系对沥青基碳纤维表面改性的方法。
技术介绍
沥青基碳纤维是指以沥青等富含稠环芳烃的物质为原料，通过聚合、纺丝、不熔化、碳化处理制备的一类碳纤维，具有高模量、极低的热膨胀系数和优异的导热、导电性能，可作为高温结构材料、高导热材料和高温烧蚀材料用于航空航天、能源、电子器件等领域。然而，相比占主导市场的聚丙烯腈基碳纤维，沥青基碳纤维的石墨化程度更高，使其纤维表面的化学惰性更大，非常不利于纤维与树脂的浸润与粘结。目前已报到的未经改性的沥青基碳纤维/树脂复合材料的界面强度仅为6-40MPa，远达不到沥青基碳纤维复合材料在高性能尖端设备等上应用的要求，因此，寻找一条提高沥青基碳纤维复合材料界面性能的行之有效的改性方法显得尤为重要。由于国际技术的垄断，我国前期致力于纤维本体的制备，导致我国在沥青基碳纤维复合材料领域的发展起步慢，在其表面改性的研究领域存在一定的短板。现有的沥青基碳纤维表面改性方法局限于气相液相氧化法、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用刚柔相济高分子体系对沥青基碳纤维表面改性的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)羟基化处理：将去剂处理后的沥青基碳纤维置于浓硝酸中，在70～90℃冷凝回流6～12h后取出，再置于氢化铝锂/四氢呋喃的饱和溶液中，在50～70℃冷凝回流2～4h后取出，并清洗干燥；/n2)氨基化处理：将羟基化处理后的沥青基碳纤维置于硅烷偶联剂溶液中，在60～80℃冷凝回流2～4h后取出，并清洗干燥；/n3)刚性高分子修饰：向100～200ml的三羟甲基氨基甲烷缓冲液中滴加盐酸，直至溶液的pH＝8.5，将0.3～0.5g的氨基化处理后的沥青基碳纤维置于溶液中分散，再向溶液中添加0.1～0.2g的多巴胺，...

【技术特征摘要】
1.一种利用刚柔相济高分子体系对沥青基碳纤维表面改性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)羟基化处理：将去剂处理后的沥青基碳纤维置于浓硝酸中，在70～90℃冷凝回流6～12h后取出，再置于氢化铝锂/四氢呋喃的饱和溶液中，在50～70℃冷凝回流2～4h后取出，并清洗干燥；
2)氨基化处理：将羟基化处理后的沥青基碳纤维置于硅烷偶联剂溶液中，在60～80℃冷凝回流2～4h后取出，并清洗干燥；
3)刚性高分子修饰：向100～200ml的三羟甲基氨基甲烷缓冲液中滴加盐酸，直至溶液的pH＝8.5，将0.3～0.5g的氨基化处理后的沥青基碳纤维置于溶液中分散，再向溶液中添加0.1～0.2g的多巴胺，室温静置反应12～24h后取出沥青基碳纤维，并清洗干燥；
4)柔性高分子修饰：向100～200ml的二甲基甲酰胺溶液中加入0.1～0.2g聚醚胺，并分散后加入0.3～0.5g的刚性高分子修饰后的沥青基碳纤维，浸渍10～20min后取出清洗干燥，即得到刚柔相济高分子体系表面改性的沥青基碳纤维。


2.根据权利要求1所述的一种利用刚柔相济高分子体系对沥青基碳纤维表面改性的方法，其特征在于，所述步骤1)中去剂处理包括：以丙酮为溶剂，采用索氏萃取法将沥青基碳纤维在70～80℃冷凝回流24～48h后，在60～80℃下干燥6～12h。


3.根据权利要求2所述的一种利用刚柔相济高分子体系对沥青基碳纤维表面改性的方法，其特征在于，所述步骤1)中浓硝酸的质量浓度为65％，清洗干燥包括：用无水乙醇和去离子水清洗多次后，在60～80℃下干燥2～4h。

【专利技术属性】
技术研发人员：武清，万勤勤，杨欣，王芬，朱建锋，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61