【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功能材料，更具体的涉及一种再生碳纤维泡沫及其制备方法和应用。
技术介绍
1、再生碳纤维(rcfs)是指利用机械、热解或化学降解等方式从废弃碳纤维增强聚合物基复合材料(cfrps)中回收得到的碳纤维，具有原始碳纤维大部分优异性能，如高导电性、热导率、高比强度等，有利于降低原材料成本，促进资源全面节约与循环利用，保证碳纤维产业健康发展。
2、目前，回收得到的再生碳纤维呈现无序性、不连续且杂乱蓬松，需要进行二次加工处理，如通过注塑法、块/片状模塑料、无纺布技术或取向技术将rcfs重新制备成复合材料，主要用于结构或次结构材料，偏重于rcfs力学性能的发挥。然而，这类方式虽然能促使rcfs的二次利用，但现有rcfs性能波动大，制备的产品性能不稳定且rcfs后加工处理工艺复杂，设备要求高，易造成生产成本过高，产品附加价值低。针对上述问题，需要进一步提高rcfs附加价值，开发多功能再生碳纤维rcfs产品，对实现资源再生利用、节能减排具有重要的现实意义。
3、碳泡沫材料具有低密度、高比表面积及相连互通网络结构，在吸附、屏蔽、吸声等领域受到了广泛的关注。目前碳泡沫材料主要采用水热法、化学气相沉积、碳化等方法，如公开号为cn11592377a的专利说明书公开了一种电磁屏蔽泡沫复合材料及其制备方法和用途，提出将泡沫基材浸泡于导电溶液中，干燥后进行热解碳化，获得碳泡沫复合材料；公开号为cn109437147b的专利说明书公开了一种多功能碳泡沫的制备方法，将聚合物泡沫材料于纤维束于金属盐混合溶液中浸泡，干燥并碳化，得
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供了一种再生碳纤维泡沫及其制备方法和应用，制备工艺简单，避免对纤维物理或化学处理的前道工序，以及发泡和固化等后处理工艺。
2、本专利技术的第一个目的是提供一种再生碳纤维泡沫的制备方法，包括以下步骤：
3、以水为溶剂，高分子表面活性剂为分散剂，纳米纤维素为粘结剂，加入再生碳纤维，采用一步冷冻干燥法制备得到再生碳纤维泡沫。
4、在本专利技术的一个实施方式中，向水中加入纳米纤维素水溶液和高分子表面活性剂得到混合溶液a，向混合溶液a中加入再生碳纤维混合均匀得到混合再生碳纤维分散液；混合再生碳纤维分散液采用一步冷冻干燥法制备得到再生碳纤维泡沫。
5、在本专利技术的一个实施方式中，纳米纤维素水溶液、水和再生碳纤维的比例为10ml：10ml：10-90mg；纳米纤维素水溶液中纳米纤维素的质量浓度为0.3-0.7％，高分子表面活性剂的添加量为纳米纤维素水溶液质量的0.01-0.5％。
6、在本专利技术的一个实施方式中，再生碳纤维是机械回收、热解回收或化学回收得到；再生碳纤维长度为1-9mm。
7、在本专利技术的一个实施方式中，高分子表面活性剂为阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、十二烷基磺酸钠、聚氧化乙烯、吐温80或十六烷基三甲基氯化铵；
8、纳米纤维素为纤维素纳米晶、纤维素纳米纤维或tempo氧化纤维素纳米纤维。
9、在本专利技术的一个实施方式中，采用超声的方式混合均匀，超声时间为30～120min。
10、在本专利技术的一个实施方式中，一步冷冻干燥法是在-18～24℃下冷冻12-48h后，进行冷冻干燥。
11、在本专利技术的一个实施方式中，冷冻干燥是在-60℃下干燥12～96h。
12、本专利技术的第二个目的是提供上述制备方法制备得到的再生碳纤维泡沫。
13、本专利技术的第三个目的是提供上述再生碳纤维泡沫在制备电磁屏蔽材料和吸声材料中的应用。
14、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
15、本专利技术以水为溶剂，高分子表面活性剂为分散剂，纳米纤维素为粘结剂，加入再生碳纤维，采用一步冷冻干燥法制备得到再生碳纤维泡沫，本专利技术操作简便，成本低，可实现资源的再生利用。
16、(1)纤维材料成本低：本专利技术采用再生碳纤维作为增强材料和导电材料，成本低且有利于资源循环再利用；
17、(2)制备方法简单：本专利技术以纤维素纳米纤维水溶液为粘结剂，以聚丙烯酰胺为分散剂，实现再生碳纤维的均匀分散，采用一步冷冻干燥法，制备得到孔径大小均一的再生碳纤维泡沫材料。再生碳纤维无需进行化学或物理前处理过程以及发泡、固化步骤。
18、(3)结构尺寸可调控：本专利技术通过调控纳米纤维素水溶液和再生碳纤维质量，可以实现不同质量密度、体积和孔径尺寸的再生碳纤维泡沫材料，以满足多功能领域应用需求。
19、(4)多功能应用：本专利技术采用冷冻干燥制备的再生碳纤维泡沫材料，具有较好的导电性和均匀分布的孔径，在电磁屏蔽和吸声方面展现出良好的应用前景，为实现再生碳纤维应用提供了可行性方案。
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1.一种再生碳纤维泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种再生碳纤维泡沫的制备方法，其特征在于，向水中加入纳米纤维素水溶液和高分子表面活性剂得到混合溶液A，向混合溶液A中加入再生碳纤维混合均匀得到混合再生碳纤维分散液；混合再生碳纤维分散液采用一步冷冻干燥法制备得到再生碳纤维泡沫。
3.根据权利要求2所述的一种再生碳纤维泡沫的制备方法，其特征在于，纳米纤维素水溶液、水和再生碳纤维的比例为10ml：10ml：10-90mg；纳米纤维素水溶液中纳米纤维素的质量浓度为0.3-0.7％，高分子表面活性剂的添加量为纳米纤维素水溶液质量的0.01-0.5％。
4.根据权利要求1所述的一种再生碳纤维泡沫的制备方法，其特征在于，再生碳纤维是机械回收、热解回收或化学回收得到；再生碳纤维长度为1-9mm。
5.根据权利要求1所述的一种再生碳纤维泡沫的制备方法，其特征在于，高分子表面活性剂为阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、十二烷基磺酸钠、聚氧化乙烯、吐温80或十六烷基三甲基氯化铵；
6.根据权利要求2所述的一
7.根据权利要求2所述的一种再生碳纤维泡沫的制备方法，其特征在于，一步冷冻干燥法是在-18～24℃下冷冻12-48h后，进行冷冻干燥。
8.根据权利要求7所述的一种再生碳纤维泡沫的制备方法，其特征在于，冷冻干燥是在-60℃下干燥12～96h。
9.一种权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的再生碳纤维泡沫。
10.一种权利要求9所述的再生碳纤维泡沫在制备电磁屏蔽材料和吸声材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种再生碳纤维泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种再生碳纤维泡沫的制备方法，其特征在于，向水中加入纳米纤维素水溶液和高分子表面活性剂得到混合溶液a，向混合溶液a中加入再生碳纤维混合均匀得到混合再生碳纤维分散液；混合再生碳纤维分散液采用一步冷冻干燥法制备得到再生碳纤维泡沫。
3.根据权利要求2所述的一种再生碳纤维泡沫的制备方法，其特征在于，纳米纤维素水溶液、水和再生碳纤维的比例为10ml：10ml：10-90mg；纳米纤维素水溶液中纳米纤维素的质量浓度为0.3-0.7％，高分子表面活性剂的添加量为纳米纤维素水溶液质量的0.01-0.5％。
4.根据权利要求1所述的一种再生碳纤维泡沫的制备方法，其特征在于，再生碳纤维是机械回收、热解回收或化学回收得到；再生碳纤维长度为1-9mm。
【专利技术属性】
技术研发人员：胡侨乐，聂文琪，洪钧，王英沣，徐珍珍，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：
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