一种耐腐蚀的碳纤维片及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种耐腐蚀的碳纤维片及其生产方法。本发明专利技术中，在制备碳纤维片本体的过程中，对碳纤维原料进行煅烧，煅烧温度设定为400℃时，在40min煅烧时间下，可获得预处理效果较好且完整的碳纤维，经过可以有效去除碳纤维表面的有机胶膜；经过煅烧可以增大碳纤维的比表面积，提高其表面粗糙度及极性含氧基团含量，有助于后续电镀过程中铜层在碳纤维表面的有效沉积及附着，从而便于后期对碳纤维进行电镀处理，经过电镀处理的碳纤维，在碳纤维表面形成质量较好的铜镀层，从而使得制得的在碳纤维的物理机械性能得到了加强，同时也使得碳纤维片在使用过程中，不会轻易的受到腐蚀，增加了碳纤维片本体的整体耐腐蚀能力。了碳纤维片本体的整体耐腐蚀能力。了碳纤维片本体的整体耐腐蚀能力。

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀的碳纤维片及其生产方法


[0001]本专利技术属于碳纤维片
，具体为一种耐腐蚀的碳纤维片及其生产方法。

技术介绍

[0002]碳纤维(CF)是一种新型非金属材料，有着强度高、规模大、耐疲劳和抗蠕变性能高等优良性能。碳纤维片具有高比模量、高比强度和低密度等优异性能，因此被广泛应用于航空航天、建筑和汽车等行业。碳纤维片中碳纤维是增强体，为主要的承力结构，树脂基体起连接纤维和传递载荷的作用。复合材料的性能不仅取决于其组分材料，同时也很大程度上取决于各组分间界面的质量，复合材料的界面是增强相和基体相的中间相，是增强相和基体相连接的桥梁，也是应力、热量的传递者，良好的界面结合能有效地传递载荷和热量，提高复合材料的热导率及其力学性能。
[0003]但是常见的碳纤维片在使用过程中，制备原料的表面未经过处理，使得使用时间久了之后，碳纤维的表面容易发生腐蚀弯折，从而使得碳纤维片的耐用性不够高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种耐腐蚀的碳纤维片及其生产方法。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：一种耐腐蚀的碳纤维片，包括碳纤维片本体，所述碳纤维片本体包括内碳纤维主体、电镀铜层和石墨烯加强层。
[0006]在一优选的实施方式中，所述碳纤维片本体的表面等间距开设有多个易撕切痕。
[0007]在一优选的实施方式中，所述耐腐蚀的碳纤维片的生产方法包括以下步骤：
[0008]S1:将有机碳源与硅基材料颗粒配制成纺丝液；r/>[0009]S2:将所述纺丝液进行纺丝处理，得到由所述有机碳源包覆所述硅基材料颗粒的有机碳源纤维；
[0010]S3:将碳纤维丝束放入电阻加热炉中进行高温煅烧处理，煅烧后的碳纤维用去离子水反复冲洗，然后置于干燥箱中干燥至质量恒定，得到高温煅烧的碳纤维；
[0011]S4:将步骤S3中制得的碳纤维制成有机碳源纤维膜；
[0012]S5:对所述有机碳源纤维膜进行碳化处理，得到碳硅复合纤维形成的碳硅复合纤维膜；
[0013]S6:进行电镀铜溶液的配制，量取硫酸铜50～55重量份、柠檬酸钾100～110重量份、乳化剂0.4～0.6重量份、硝酸钾12
‑
15重量份、酒石酸钾钠10
‑
12重量份和蒸馏水200～250重量份；
[0014]S7:按照步骤S6中配制的所示成分配制成电镀铜溶液，采用直流稳压稳流电源进行稳压控制；阳极采用一块尺寸为150
×
50
×
2mm的铜板，使用前进行除油、砂纸打磨、清洗、烘干等处理，然后置于电镀铜溶液中；使用阴极夹将煅烧后的碳硅复合纤维膜/S8:电镀处理结束之后，将电镀处理好的复合纤维膜进行铺展和固定处理后，采用化学气相沉积法在
所述碳硅复合纤维膜上沉积生长石墨烯，并形成所述石墨烯包覆层，之后即可结束整个制备过程。
[0015]在一优选的实施方式中，所述步骤S2中，所述有机碳源纤维的直径为200nm～3000nm。
[0016]在一优选的实施方式中，所述步骤S3中，将碳纤维丝束放入电阻加热炉中进行高温煅烧处理时，煅烧温度控制400℃
‑
450℃。
[0017]在一优选的实施方式中，所述步骤S3中，置于干燥箱中温度控制为60
‑
65℃。
[0018]在一优选的实施方式中，所述步骤S7中，电镀铜处理过程温度为25℃，。
[0019]在一优选的实施方式中，所述步骤S7中，电镀时控制电镀电压升高到1.2V时，控制电镀时间为30min最终在碳纤维表面形成连续致密且厚度均匀的铜镀层。
[0020]在一优选的实施方式中，所述步骤S1中，纺丝液中，所述有机碳源的质量浓度为10％～15％，所述硅基材料颗粒质量浓度为6％～45％，且所述硅基材料颗粒选用40～300nm；所述有机碳源包括N
‑
N二甲基甲酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的至少一种。
[0021]在一优选的实施方式中，所述步骤S7中，所述化学气相沉积法沉积所述石墨烯的条件如下：基体温度为700～950℃，碳源包括乙醇、苯、甲醇、异丙醇、正己烷中的至少一种，参与气体包括氩气、氢气中的至少一种，沉积时间为10～60min。
[0022]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0023]1、本专利技术中，在制备碳纤维片本体的过程中，对碳纤维原料进行煅烧，煅烧温度设定为400℃时，在40min煅烧时间下，可获得预处理效果较好且完整的碳纤维，经过可以有效去除碳纤维表面的有机胶膜；经过煅烧可以增大碳纤维的比表面积，提高其表面粗糙度及极性含氧基团含量，有助于后续电镀过程中铜层在碳纤维表面的有效沉积及附着，从而便于后期对碳纤维进行电镀处理，经过电镀处理的碳纤维，在碳纤维表面形成质量较好的铜镀层，从而使得制得的在碳纤维的物理机械性能得到了加强，同时也使得碳纤维片在使用过程中，不会轻易的受到腐蚀，增加了碳纤维片本体的整体耐腐蚀能力。
[0024]2、本专利技术中，通过将硅基材料颗粒至少嵌入在碳纤维内部，这样，碳纤维构成包覆碳层包覆硅基材料颗粒，能够起到抗硅基材料颗粒体积膨胀的保护功能层作用，提高了本申请制得的纳米纤维高的结构稳定性和循环性能，且碳硅复合芯层纤维呈纤维结构，使得制得的碳纤维片本体具有优异的柔性，且具有良好抗弯折性能，增加了碳纤维片本体的整体抗性变能力。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的碳纤维片本体结构示意图；
[0026]图2为本专利技术中碳纤维片本体分层结构示意图。
[0027]图中标记：1
‑
碳纤维片本体、2
‑
易撕切痕、3
‑
内碳纤维主体、4
‑
电镀铜层、5
‑
石墨烯加强层。
具体实施方式
[0028]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不
用于限定本专利技术。
[0029]参照图1
‑
2，
[0030]实施例一：
[0031]一种耐腐蚀的碳纤维片，包括碳纤维片本体1，碳纤维片本体1包括内碳纤维主体3、电镀铜层4和石墨烯加强层5。
[0032]碳纤维片本体1的表面等间距开设有多个易撕切痕2。
[0033]耐腐蚀的碳纤维片的生产方法包括以下步骤：
[0034]S1:将有机碳源与硅基材料颗粒配制成纺丝液；
[0035]S2:将纺丝液进行纺丝处理，得到由有机碳源包覆硅基材料颗粒的有机碳源纤维；
[0036]S3:将碳纤维丝束放入电阻加热炉中进行高温煅烧处理，煅烧后的碳纤维用去离子水反复冲洗，然后置于干燥箱中干燥至质量恒定，得到高温煅烧的碳纤维；
[0037]S4:将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀的碳纤维片，包括碳纤维片本体(1)，其特征在于：所述碳纤维片本体(1)包括内碳纤维主体(3)、电镀铜层(4)和石墨烯加强层(5)。2.如权利要求1所述的一种耐腐蚀的碳纤维片，其特征在于：所述碳纤维片本体(1)的表面等间距开设有多个易撕切痕(2)。3.如权利要求1所述的一种耐腐蚀的碳纤维片的生产方法，其特征在于：所述耐腐蚀的碳纤维片的生产方法包括以下步骤：S1:将有机碳源与硅基材料颗粒配制成纺丝液；S2:将所述纺丝液进行纺丝处理，得到由所述有机碳源包覆所述硅基材料颗粒的有机碳源纤维；S3:将碳纤维丝束放入电阻加热炉中进行高温煅烧处理，煅烧后的碳纤维用去离子水反复冲洗，然后置于干燥箱中干燥至质量恒定，得到高温煅烧的碳纤维；S4:将步骤S3中制得的碳纤维制成有机碳源纤维膜；S5:对所述有机碳源纤维膜进行碳化处理，得到碳硅复合纤维形成的碳硅复合纤维膜；S6:进行电镀铜溶液的配制，量取硫酸铜50～55重量份、柠檬酸钾100～110重量份、乳化剂(OP
‑
10)0.4～0.6重量份、硝酸钾12
‑
15重量份、酒石酸钾钠10
‑
12重量份和蒸馏水200～250重量份；S7:按照步骤S6中配制的所示成分配制成电镀铜溶液，采用直流稳压稳流电源进行稳压控制；阳极采用一块尺寸为150
×
50
×
2mm的铜板，使用前进行除油、砂纸打磨、清洗、烘干等处理，然后置于电镀铜溶液中；使用阴极夹将煅烧后的碳硅复合纤维膜/S8:电镀处理结束之后，将电镀处理好的复合纤维膜进行铺展和固定处理后，采用化学气相沉积法在所述碳硅复合纤维膜上沉积生长石...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐琨，李强，
申请(专利权)人：江苏启源碳纤维制品有限公司，
类型：发明
国别省市：