高强度碳纤维装饰材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了高强度碳纤维装饰材料及其制备方法，包括如下原料：造孔剂、聚丙烯腈基纺丝液、锡、20％浓度的NaOH溶液、黄麻纤维、50

【技术实现步骤摘要】
高强度碳纤维装饰材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及装饰材料
，具体为高强度碳纤维装饰材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]装饰材料(建筑装饰材料)，主要用于装饰建筑物内外墙壁、制作内墙，并在装饰的基础上实现部分使用功能，随着现在碳纤维技术的日益发展，碳纤维也逐渐应用在装饰材料上，例如碳纤维板，而作为对比例公开的：碳纤维毡
‑
碳纤维布复合材料及其制备方法(申请号为：CN201710168390.7)来说，该技术方案只公开了提高活化结合力、拉伸和剪切强度和成本低，无法采用环境中存在的黄麻纤维作为碳纤维原材料，再利用电镀沉锡方式，加强碳纤维装饰材料的整体强度的同时，也不具有环保节能、变废为宝、抗腐蚀性、抗蠕变、抗咬合、耐疲劳、变形小和不溶不燃性防火的功能，对于装饰材料来说，上述功能也尤为重要，而对比例并不具有此多种功能，且对比例也不利于丝束的后期牵伸和干燥致密化制备，不具有较好的亲水性和可纺织性，给碳纤维装饰材料制备过程中也带来难度，为此，提出高强度碳纤维装饰材料及其制备方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供高强度碳纤维装饰材料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的无法采用环境中存在的黄麻纤维作为碳纤维原材料，再利用电镀沉锡方式，加强碳纤维装饰材料的整体强度的同时，也不具有环保节能、变废为宝、抗腐蚀性、抗蠕变、抗咬合、耐疲劳、变形小、不溶不燃性防火、较好的亲水性以及可纺织性功能的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：高强度碳纤维装饰材料，包括如下原料：
[0005]造孔剂、聚丙烯腈基纺丝液、锡、20％浓度的NaOH溶液、黄麻纤维、50
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60％硫酸溶液以及酚醛树脂溶液；
[0006]且各原料的配比为：
[0007]造孔剂2
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5％、聚丙烯腈基纺丝液5
‑
15％、锡20％
‑
30％、20％浓度的NaOH溶液5
‑
10％、黄麻纤维35
‑
45％、50
‑
60％硫酸溶液1
‑
5％以及3％
‑
5％酚醛树脂溶液；
[0008]聚丙烯腈基纺丝液的合成方法为：
[0009]包括以下原料：
[0010]二甲基亚砜、以丙烯腈、衣康酸和氨气；
[0011]以二甲基亚砜为溶剂，以丙烯腈、衣康酸为聚合单体，氨气作为衣康酸改性剂进行聚合反应后得到聚丙烯腈基纺丝液；
[0012]酚醛树脂溶液的合成方法为：
[0013]包括以下原料：
[0014]主料：苯酚、混甲酚、间甲酚、苯胺、甲醛、糠醛以及多聚甲醛；
[0015]合成催化剂：盐酸、硫酸、草酸以及磷酸；
[0016]先将主料置入容器内，再向容器内置入合成催化剂，并对容器内的主料和合成催化剂进行搅拌反应，再注入适量去离子水，制得3％
‑
5％酚醛树脂溶液。
[0017]优选的，所述黄麻纤维选用无虫孔、腐坏的上等黄麻，锡选用纯度在97 以上的纯锡。
[0018]优选的，所述在聚丙烯腈基纺丝液合成过程中，聚合反应温度范围介于 40℃
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80℃，反应时间范围介于22h
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28h，所述丙烯腈和衣康酸的重量比为98： 3，所述氨气的摄入量和衣康酸占有量的摩尔比范围介于12
‑
30％。
[0019]优选的，所述在酚醛树脂溶液合成过程中，苯酚、混甲酚、间甲酚、苯胺、甲醛和糠醛的相对分子质量分别控制在94.11、108.1、94.11、93.21、 30.03、96.08，且混甲酚的间位大于40％，所述盐酸、硫酸、草酸以及磷酸的相对分子质量分别控制在36.7、98.1、126.07和98.0。
[0020]高强度碳纤维装饰材料的制备方法，根据上述所述的高强度碳纤维装饰材料，包括如下制备步骤：
[0021]步骤一、碳纤维原丝制备：A、首先采用20％浓度的NaOH溶液对黄麻纤维进行预处理，以消除黄麻纤维内部孔道结构，随后使用纯净清水对预处理后的纤维进行清洗，接着再将清洗后的纤维置于烘干箱内进行烘干处理，制得碳纤维原丝；
[0022]B、接着将碳纤维原丝置于高温炉内进行先低温碳化，后高温碳化处理，制得高碳化碳纤维原丝；
[0023]C、然后再对所得高碳化碳纤维原丝浸入3％
‑
5％酚醛树脂溶液内进行浸渍处理，待高碳化碳纤维原丝浸渍完成后置入温度区间介于80
‑
100℃的干燥箱内进行干燥处理，且干燥时间为1
‑
2h，高碳化碳纤维原丝干燥期间，需对高碳化碳纤维原丝进行翻面处理；
[0024]D、最后将干燥后浸渍有少量树脂的高碳化碳纤维原丝重新置入高温炉内进行二次高温碳化处理，使高碳化碳纤维原丝经过高温热处理生成热解碳，并对其表面的缺陷进行修补，即可制得碳纯度较高的碳纤维原丝；
[0025]步骤二、碳纤维原丝空隙调节：再将步骤一中制得高碳纯度的碳纤维原丝置入50
‑
60％硫酸溶液中进行碳化酸洗处理，再向其中加入造孔剂，制得多孔碳纤维原丝；
[0026]步骤三、三级电沉镀锡：先将由碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、六氟磷酸锂、五氟化磷和氢氟酸配成电解液，并将配成的电解液注入电解池中，再将步骤二制得的多孔碳纤维原丝分三次置入电解液池中，完成多孔碳纤维原丝电沉镀锡工作；
[0027]步骤四、纺织裁剪：再将完成镀锡工作的多孔碳纤维原丝置入干燥箱中以100
‑
200℃温度下进行快速干燥，接着再将干燥后的多孔碳纤维原丝置于纺织机内进行纺织成碳纤维丝胚料；
[0028]步骤五、碳纤维装饰材料成品：接着将步骤四制得的碳纤维丝胚料置入根据客户要求的模具中，再将模具放入加热炉中进行高温热压成型，待带有碳纤维丝胚料的模具在加热炉中高温热压成型后，加热炉关闭，且带有碳纤维丝胚料的模具在加热炉中随炉冷却至室温，然后再将冷却后的碳纤维丝胚料从模具中取出，并置于剪裁机下进行定量剪裁至符合规格要求的碳纤维装饰板成品。
[0029]优选的，所述在步骤一碳纤维原丝制备过程中，纤维在烘干箱内以250℃
ꢀ‑
340℃
温度范围下进行预氧化处理，以赋予纤维不溶不燃性，改变碳化历程进而抑制高温下焦油的生成，并提高产碳率，且碳纤维原丝在高温炉内低温碳化温度范围介于800
‑
1000℃之间，低温碳化时间介于1
‑
3h，碳纤维原丝在高温炉内高温碳化温度范围介于900
‑
1300℃，高温碳化时间介于2
‑
5h。
[0030]优选的，所述在步骤二碳纤维原丝空隙调节过程中，制得的多孔碳纤维原丝的直径介于5
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20μm，比表面积平均在1000
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高强度碳纤维装饰材料，其特征在于：包括如下原料：造孔剂、聚丙烯腈基纺丝液、锡、20％浓度的NaOH溶液、黄麻纤维、50
‑
60％硫酸溶液以及酚醛树脂溶液；且各原料的配比为：造孔剂2
‑
5％、聚丙烯腈基纺丝液5
‑
15％、锡20％
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30％、20％浓度的NaOH溶液5
‑
10％、黄麻纤维35
‑
45％、50
‑
60％硫酸溶液1
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5％以及3％
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5％酚醛树脂溶液；聚丙烯腈基纺丝液的合成方法为：包括以下原料：二甲基亚砜、以丙烯腈、衣康酸和氨气；以二甲基亚砜为溶剂，以丙烯腈、衣康酸为聚合单体，氨气作为衣康酸改性剂进行聚合反应后得到聚丙烯腈基纺丝液；酚醛树脂溶液的合成方法为：包括以下原料：主料：苯酚、混甲酚、间甲酚、苯胺、甲醛、糠醛以及多聚甲醛；合成催化剂：盐酸、硫酸、草酸以及磷酸；先将主料置入容器内，再向容器内置入合成催化剂，并对容器内的主料和合成催化剂进行搅拌反应，再注入适量去离子水，制得3％
‑
5％酚醛树脂溶液。2.根据权利要求1所述的高强度碳纤维装饰材料，其特征在于：所述黄麻纤维选用无虫孔、腐坏的上等黄麻，锡选用纯度在97以上的纯锡。3.根据权利要求1所述的高强度碳纤维装饰材料，其特征在于：所述在聚丙烯腈基纺丝液合成过程中，聚合反应温度范围介于40℃
‑
80℃，反应时间范围介于22h
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28h，所述丙烯腈和衣康酸的重量比为98：3，所述氨气的摄入量和衣康酸占有量的摩尔比范围介于12
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30％。4.根据权利要求1所述的高强度碳纤维装饰材料，其特征在于：所述在酚醛树脂溶液合成过程中，苯酚、混甲酚、间甲酚、苯胺、甲醛和糠醛的相对分子质量分别控制在94.11、108.1、94.11、93.21、30.03、96.08，且混甲酚的间位大于40％，所述盐酸、硫酸、草酸以及磷酸的相对分子质量分别控制在36.7、98.1、126.07和98.0。5.高强度碳纤维装饰材料的制备方法，根据上述权利要求1
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4所述的高强度碳纤维装饰材料，其特征在于：包括如下制备步骤：步骤一、碳纤维原丝制备：A、首先采用20％浓度的NaOH溶液对黄麻纤维进行预处理，以消除黄麻纤维内部孔道结构，随后使用纯净清水对预处理后的纤维进行清洗，接着再将清洗后的纤维置于烘干箱内进行烘干处理，制得碳纤维原丝；B、接着将碳纤维原丝置于高温炉内进行先低温碳化，后高温碳化处理，制得高碳化碳纤维原丝；C、然后再对所得高碳化碳纤维原丝浸入3％
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5％酚醛树脂溶液内进行浸渍处理，待高碳化碳纤维原丝浸渍完成后置入温度区间介于80
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100℃的干燥箱内进行干燥处理，且干燥时间为1
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2h，高碳化碳纤维原丝干燥期间，需对高碳化碳纤维原丝进行翻面处理；D、最后将干燥后浸渍有少量树脂的高碳化碳纤维原丝重新置入高温炉内进行二次高温碳化处理，使高碳化碳纤维原丝经过高温热处理生成热解碳，并对其表面的缺陷进行修补，即可制得碳纯度较高的碳纤维原丝；
步骤二、碳纤维原丝空隙调节：再将步骤一中制得高碳纯度的碳纤维原丝置入5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国栋，金少云，陈枭枫，赵自帅，郑乔，邱全，邓梁，胡卫卫，罗文熙，赵博，
申请(专利权)人：浙江明士达股份有限公司，
类型：发明
国别省市：