一种改性碳纤维及其制法和改性碳纤维增强水泥基材料制造技术

本发明专利技术公开了一种改性碳纤维及其制法和改性碳纤维增强水泥基材料。该改性碳纤维为表面原位生长了纳米二氧化硅和碳纳米管的碳纤维。改性碳纤维的制备方法包括如下步骤：(1)碳纤维表面环氧涂层的去除；(2)碳纤维的表面氧化；(3)在表面氧化的碳纤维表面原位生长纳米二氧化硅；(4)在步骤(3)所得产物表面原位生长碳纳米管。本发明专利技术将纳米二氧化硅和碳纳米管同时原位生长在碳纤维表面，改性后的碳纤维将纳米二氧化硅的火山灰效应与纳米碳管的桥接成核作用结合，掺入水泥基材料中，可显著提高碳纤维与水泥基材料的界面强度，而且，改性碳纤维填充了水泥基材料的孔隙，使其结构更加致密，有效改善了水泥基材料的早期收缩性能。有效改善了水泥基材料的早期收缩性能。有效改善了水泥基材料的早期收缩性能。

【技术实现步骤摘要】
一种改性碳纤维及其制法和改性碳纤维增强水泥基材料


[0001]本专利技术涉及一种改性碳纤维及其制备方法和该改性碳纤维增强水泥基材料，属于碳纤维改性


技术介绍

[0002]水泥基材料是应用最广泛的传统材料，具有价格经济便宜、耐火性好、可按模板浇注制成多种形状的优势。但传统水泥基材料是脆性材料，由于早期自收缩、温降收缩和干燥收缩等因素，会使其出现微裂缝，并由此发展为宏观裂缝。对于超长的地下室结构和屋面结构而言，更容易因收缩而开裂。而水泥基材料一旦出现开裂，势必劣化其耐久性。
[0003]而纳米材料具有粒径小、表面能大等特点，可使水泥基材料的微观结构更加致密，能够提高水泥基材料的性能。其中，碳纤维因密度低、比强度和比模量高、耐化学腐蚀等优点，被应用于改善水泥基材料。已有研究表明，碳纤维能够有效提高水泥材料的强度，尤其是抗拉强度，也因此能够改善水泥基材料的收缩性能，提高水泥基材料的耐久性。但碳纤维能否有效改善水泥基材料的性能，主要取决于碳纤维和水泥基体的界面粘结强度。良好的界面粘结可以有效的传递载荷，从而提高水泥基材料的力学性能。但是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性碳纤维，其特征在于，所述改性碳纤维为表面原位生长了纳米二氧化硅和碳纳米管的碳纤维。2.一种权利要求1所述的改性碳纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)碳纤维表面环氧涂层的去除；(2)碳纤维的表面氧化；(3)在表面氧化的碳纤维表面原位生长纳米二氧化硅；(4)在步骤(3)所得产物表面原位生长碳纳米管。3.根据权利要求2所述的改性碳纤维的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将碳纤维放入装有丙酮的容器中，在温度为75～85℃的条件下反应，反应结束后冷却至室温，将碳纤维取出，再在70～90℃下干燥，得到去除表面环氧涂层的碳纤维。4.根据权利要求2所述的改性碳纤维的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述表面氧化的方法为：将步骤(1)所得去除表面环氧涂层的碳纤维浸入浓硝酸中，加热至70～80℃，反应2～3h后取出；洗涤，干燥，得到干燥的表面氧化的碳纤维。5.根据权利要求2所述的改性碳纤维的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述表面原位生长纳米二氧化硅的方法为：
①
将表面氧化的碳纤维浸入硅烷偶联剂溶液中，70℃下恒温浸泡2～3h后取出，洗涤，干燥；
②
将步骤
①
所得碳纤维放入乙醇溶剂中，加入离子表面活性剂CTAB，搅拌均匀；
③
向步骤<...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘钢华，张玲玲，
申请(专利权)人：泰州市住房和城乡建设局，
类型：发明
国别省市：