一种亲水性碳纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开一种亲水性碳纤维的制备方法，属于碳纤维材料技术领域，通过自由基聚合方法甲基丙烯酸缩水甘油酯与甲基丙稀酰乙基磺基甜菜碱共聚，制备结构可控的两亲性共聚物；将两亲性共聚物与多巴胺共混，利用环氧基与氨基反应制备三元体系聚合物，在碱性溶液条件下，利用多巴胺自聚合后的粘附性，将具有亲水性的两性离子基团引入到纤维表面，实现上浆功能，赋予碳纤维表面的亲水特性，使其在水中具有更好的开纤性，达到在水性条件下完全分散的效果。该制备方法在改善碳纤维分散性的同时能够保证碳纸的强度，具有重要的应用前景，且工艺简单，能够适应大规模产业化需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及碳纤维材料的，尤其涉及一种亲水性碳纤维的制备方法。

技术介绍

1、质子交换膜燃料电池(pemfc)是通过电化学反应使燃料的化学能转换为便于人类利用的清洁电能的一种能源转换装置。气体扩散层(gdl)是pemfc膜电极中的关键组件之一，其嵌入在膜电极的催化层和气体流动通道之间，起到支撑催化剂层，提供反应气体、生成水的重要传质通道，同时还起到传输电能的作用。gdl需要允许气体到达催化层并排出反应产物液相水，需要在防止水淹的前提下增强反应物向催化活性位点的传输。理想的gdl应具有以下特性：具有最佳弯曲刚度、孔隙率、表面接触角、透气性、水蒸气扩散、亲疏水性、耐腐蚀性、无裂纹表面形态、高机械完整性和增强的氧化稳定性等特性。gdl的制备通常是以高性能的碳纤维纸作为基地材料，碳纤维纸的性能及规格会直接影响gdl的性能。碳纤维纸是由碳纤维分散、抄纸、固化、碳化工艺制备而来，碳纤维分散性能决定碳纤维纸的导电性能，是其制备的关键。

2、目前，燃料电池用碳纤维纸生产技术基本由国外掌握。国外发达国家由于碳纤维工业发展比较早，成本较低，碳纤维纸的生产工艺技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种亲水性碳纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种亲水性碳纤维的制备方法，其特征在于，S1中缓冲溶液pH为8.5-10.0。

3.根据权利要求1所述的一种亲水性碳纤维的制备方法，其特征在于：S1中超声条件为：频率20-60kHz，时间0.5-2h，温度25-40℃。

4.根据权利要求1所述的一种亲水性碳纤维的制备方法，其特征在于：S2中烘干温度为60-90℃，时间为24-48h。

5.根据权利要求1所述的一种亲水性聚合物，其特征在于，结构通式如式(1)所示：

6.根据权利要求5所述的亲水性聚...

【技术特征摘要】

1.一种亲水性碳纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种亲水性碳纤维的制备方法，其特征在于，s1中缓冲溶液ph为8.5-10.0。

3.根据权利要求1所述的一种亲水性碳纤维的制备方法，其特征在于：s1中超声条件为：频率20-60khz，时间0.5-2h，温度25-40℃。

4.根据权利要求1所述的一种亲水性碳纤维的制备方法，其特征在于：s2中烘干温度为60-90℃，时间为24-48h。

5.根据权利要求1所述的一种亲水性聚合物，其特征在于，结构通式如式(1)所示：

6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大龙，王振波，王宝铭，李晓林，张月义，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：