碳纳米管纤维上浆剂、碳纳米管纤维界面改性方法及应用技术

技术编号：40662249 阅读：3 留言：0更新日期：2024-03-18 18:55

本发明专利技术公开了一种碳纳米管纤维上浆剂、碳纳米管纤维界面改性方法及应用。所述碳纳米管纤维上浆剂的制备方法包括：使亲碳纳米管化合物、中间化合物、溶剂混合，之后加入含胺基化合物反应，制得碳纳米管纤维上浆剂。所述碳纳米管纤维界面改性方法包括：使碳纳米管纤维浸渍于该碳纳米管纤维上浆剂中，之后对上浆后的碳纳米管纤维进行加热处理。本发明专利技术提供了一种针对碳纳米管纤维的上浆剂及碳纳米管纤维界面改性技术，该上浆剂的使用不受碳纳米管纤维制备方法的影响，直接对成品的碳纳米管纤维进行二次上浆改性处理，其制备方法简单，使用效率高，能够有效提高复合材料中碳纳米管纤维与环氧树脂间的界面性能。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米复合材料，涉及一种碳纳米管纤维上浆剂及其制备方法，以及相应的碳纳米管纤维界面改性方法与应用。

技术介绍

1、碳纳米管(cnt)被公认为是碳纤维之后极具潜力的复合材料增强相，碳纳米管纤维被认为是最具有潜力的新型纳米纤维材料。传统碳纤维材料的主要失效模式为界面失效，需通过上浆剂提高纤维与树脂的界面结合能力，同理使用碳纳米管纤维制备复合材料时，需考虑碳纳米管纤维与树脂基体间的界面结合强度。与此同时，碳纳米管纤维的致密性低于碳纤维，纤维内部的碳纳米管组成的网络结构中也需要树脂浸渍实现以实现载荷的传递。碳纳米管纤维复合材料的界面问题远比碳纤维复杂，不仅需要考虑纤维-树脂界面，还需要对纤维内碳纳米管与树脂的界面进行设计。

2、现有文献报道中暂无针对碳纳米管纤维的上浆剂报道，现有技术主要是通过共价或非共价改性技术直接对碳纳米管粉体进行改性处理，使用改性处理后的碳纳米管制备碳纳米管纤维材料。改性后通过溶液纺丝法制备碳纳米管纤维其力学性能较低。因此，该方法存在的问题是改性组分含量偏高，最终会影响碳纳米管复合材料的力学性能。例如，现阶段所报道的氯磺酸酸纺制备的碳纳米管纤维力学性能可达到1～5gpa，在极端酸性条件下原改性组分无法继续保留。

3、碳纳米管纤维的暂处于研究阶段，暂无商业化的碳纳米管纤维产品，而针对碳纳米管纤维的上浆剂研究则完全处于空白状态。

技术实现思路

1、本专利技术的主要目的在于提供一种碳纳米管纤维上浆剂及其制备方法，从而克服现有技术的不足。</p>

2、本专利技术的另一目的还在于提供一种碳纳米管纤维界面改性方法及其应用。

3、为达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：

4、本专利技术实施例提供了一种碳纳米管纤维上浆剂的制备方法，其包括：使亲碳纳米管化合物、中间化合物、溶剂混合，之后加入含胺基化合物反应，制得碳纳米管纤维上浆剂。

5、在一些优选实施例中，所述制备方法包括：将亲碳纳米管化合物、中间化合物、溶剂混合，之后加入缓冲试剂调节所获混合反应体系的ph值至7.5～9，并搅拌6～12h，之后加入含胺基化合物，将混合反应体系的温度升至45～60℃搅拌反应0.5～3h，制得碳纳米管纤维上浆剂。

6、本专利技术实施例还提供了由前述制备方法制得的碳纳米管纤维上浆剂。

7、本专利技术实施例还提供了一种碳纳米管纤维界面改性方法，其包括：使碳纳米管纤维浸渍于前述的碳纳米管纤维上浆剂中，之后对上浆后的碳纳米管纤维进行加热处理。

8、本专利技术实施例还提供了由所述碳纳米管纤维界面改性方法制得的改性碳纳米管纤维。

9、本专利技术实施例还提供了一种碳纳米管纤维复合材料的制备方法，其包括：

10、将环氧树脂、固化剂溶于溶剂中，获得环氧树脂溶液，并施加超声；

11、将所述改性碳纳米管纤维浸渍于所述环氧树脂溶液中，之后使浸渍环氧树脂的碳纳米管纤维处于绷直状态，并进行固化，获得碳纳米管纤维复合材料。

12、本专利技术实施例还提供了由前述制备方法制得的碳纳米管纤维复合材料。

13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：

14、本专利技术提供了一种针对碳纳米管纤维的上浆剂及碳纳米管纤维界面改性技术，该上浆剂的使用不受碳纳米管纤维制备方法的影响，直接对成品的碳纳米管纤维进行二次上浆改性处理，其制备方法简单，使用效率高，能够有效提高复合材料中碳纳米管纤维与环氧树脂间的界面性能。

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【技术保护点】

1.一种碳纳米管纤维上浆剂的制备方法，其特征在于，包括：使亲碳纳米管化合物、中间化合物、溶剂混合，之后加入含胺基化合物反应，制得碳纳米管纤维上浆剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述亲碳纳米管化合物包括1-(溴代乙酰基)芘、2-溴代-2-乙酰基萘、1-溴蒽、2-溴菲中的任意一种或两种以上的组合；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述含胺基化合物包括乙二胺、己二胺、二亚乙基三胺、二乙基甲苯二胺、4’4二氨基二苯甲烷、间苯二胺、异佛尔酮二胺中的任意一种或两种以上的组合；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体包括：将亲碳纳米管化合物、中间化合物、溶剂混合，之后加入缓冲试剂调节所获混合反应体系的pH值至7.5～9，并搅拌6～12h，之后加入含胺基化合物，将混合反应体系的温度升至45～60℃搅拌反应0.5～3h，制得碳纳米管纤维上浆剂。

5.由权利要求1-4中任一项所述制备方法制得的碳纳米管纤维上浆剂。

6.一种碳纳米管纤维界面改性方法，其特征在于，包括：使碳纳米管纤维浸渍于权利要求5

7.根据权利要求6所述的碳纳米管纤维界面改性方法，其特征在于，具体包括：对所述碳纳米管纤维上浆剂施加超声，将碳纳米管纤维浸渍于所述碳纳米管纤维上浆剂中10～60s，之后于60～100℃对上浆后的碳纳米管纤维进行加热处理；优选的，所述超声的功率为20～100W；

8.由权利要求6-7中任一项所述碳纳米管纤维界面改性方法获得的改性碳纳米管纤维。

9.一种碳纳米管纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

10.由权利要求9所述的制备方法制得的碳纳米管纤维复合材料；

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【技术特征摘要】

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体包括：将亲碳纳米管化合物、中间化合物、溶剂混合，之后加入缓冲试剂调节所获混合反应体系的ph值至7.5～9，并搅拌6～12h，之后加入含胺基化合物，将混合反应体系的温度升至45～60℃搅拌反应0.5～...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕卫帮，杨文刚，曲抒旋，邸江涛，张永毅，
申请(专利权)人：江西省纳米技术研究院，
类型：发明
国别省市：

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