【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氟橡胶复合材料，具体是一种聚丙烯腈改性碳纤维填充改性的氟橡胶复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、氟弹性体因其显著的腐蚀、高温和耐油性，在航空航天、采油、运输、医疗材料、半导体包装等前沿领域得到了广泛的应用。然而，它仍然存在较差的机械、热和电性能。为了克服这些问题，研究人员通常使用碳纳米填料掺杂改性策略来增强氟橡胶(fkm)。
2、碳纤维是一种轻质、耐用的材料，其热导率高、强度大、模量高，而且比重小。然而，碳纤维的分散性差、亲和性低是其应用的主要障碍，且碳纤维表面光滑且化学惰性，导致增强纤维与fkm橡胶之间的界面键合较弱。众所周知，界面性质在控制纤维和基体成分之间的载荷传递和分散动力学方面起着关键作用，并决定了复合材料所表现出的强度和韧性。为了克服这些问题，本专利技术人认为可以通过表面改性来改善碳纤维的性能，以改善复合材料的界面键合。
3、目前，碳纤维(cf)的表面改性方法包括两种。其一，提高cf表面粗糙程度，改善其与fkm的机械铆合，从而实现cf和fkm之间良好的界面结合。其二是通过化学接枝修饰在cf表面产生大量的活性官能团，通常是羟基、羧基、氨基等，使纤维与fkm化学键合。国内外研究人员根据碳纤维增强机理，涂层改性、氧化改性、接枝改性、等离子体改性等方法已经应用于碳纤维表面改性。然而些方法同时也存在各自的缺点，例如涂层改性的cf，涂层与cf之间的粘附性低，在制造过程中需要使用溶剂，制备效率低，难连续生产；等离子体处理设备投资昂贵；在湿式化学氧化和电化学处理中不可避免会产生一些液体污染；原
4、本专利技术人设计一种新颖的方法，即通过加入用聚丙烯腈(pan)和多壁碳纳米管(mwcnts)来改性cf，改善氟弹性体性能短板。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，实现碳纤维(cf)在氟橡胶(fkm)中的高分散性和强界面结合，而提供一种聚丙烯腈改性碳纤维填充改性的氟橡胶复合材料及其制备方法，本方法采用原位聚合和碳化的方法将多壁碳纳米管(mwcnts)和聚丙烯腈(pan)附着在cf上，本专利技术所采取的技术方案具体如下：
2、第一方面，提供一种聚丙烯腈改性碳纤维填充改性的氟橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
3、s1.制备酸化碳纤维和多壁碳纳米管：将碳纤维和多壁碳纳米管分别加入酸液中进行酸化处理，然后稀释直至混合液ph大于3，再过滤反应混合物，冲洗至滤液为中性，将酸化后的碳纤维干燥处理，酸化的多壁碳纳米管配置为多壁碳纳米管水溶液；
4、s2.制备m-cf以及c-m-cf：聚丙烯腈溶于二氯甲烷，然后加入s1中制备的酸化的多壁碳纳米管和酸化的碳纤维混合均匀并烘干，得到初始改性碳纤维，即m-cf；取m-cf在管式炉中氮气氛围下烧结，得到最终改性碳纤维，即c-m-cf；
5、s3.制备fkm@c-m-cf复合材料：将氟橡胶和最终改性碳纤维均匀混合并经机器混炼、硫化处理，最终得到fkm@c-m-cf复合材料。
6、作为优选，步骤s1中的酸化处理具体为：所述酸液为硫酸：硝酸体积比为3：1的混合物，将碳纤维和多壁碳纳米管分别加入酸液中，在65-75℃下，磁性搅拌4-8h。
7、作为优选，步骤s2中，在聚丙烯腈溶于二氯甲烷的溶液中，先加入步骤s1中制备的酸化的多壁碳纳米管水溶液搅拌160-200分钟，再加入酸化的多壁碳纳米管并加热搅拌，再超声分散，最后放入烘箱烘干，得到初始改性碳纤维，即m-cf。
8、作为优选，步骤s2中，所述初始改性碳纤维在管式炉中氮气氛围下480-520℃烧30-50分钟得到最终改性碳纤维，即c-m-cf。
9、作为优选，步骤s3中，将氟橡胶和最终改性碳纤维在双辊开轧机混合均匀，然后依次加入硫化剂和促进剂。
10、第二方面，上述的聚丙烯腈改性碳纤维填充改性的氟橡胶复合材料的制备方法制备得到的氟橡胶复合材料也属于本专利技术的保护范围。
11、本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供了一种原位聚合和氧化法相结合的制备功能化cf的简便方法，cf首先在浓酸溶液中用氧化法进行酸化，然后再将cf引入pan、mwcnts溶液，将pan与mwcnts原位聚合在cf表面，构成以棒状cf为核心，pan附着在表面的新型结构；cf@pan表面粗糙、不规则，能实现与氟橡胶基体的机械铆接，改善复合材料的界面、机械和撕裂性能，与原始的fkm相比，fkm@c-m-cf的拉伸强度、断裂伸长率、硬度、100％定伸应力、永久压缩变形分别提高了79.1％、10.5％、32.1％、204％、47.6％，表现出良好的力学性能；此外，本技术方案所提供的改性后的氟橡胶复合材料在动态热力学以及电磁屏蔽性能方面均表现良好，具有强大的应用潜力。
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1.一种聚丙烯腈改性碳纤维填充改性的氟橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的聚丙烯腈改性碳纤维填充改性的氟橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中的酸化处理具体为：所述酸液为硫酸：硝酸体积比为3：1的混合物，将碳纤维和多壁碳纳米管分别加入酸液中，磁性搅拌4-8h，再用去离子水稀释混合物溶液直至溶液pH大于3，然后过滤、冲洗至滤液为中性。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯腈改性碳纤维填充改性的氟橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1，将酸化的碳纤维干燥处理，酸化的多壁碳纳米管配置为多壁碳纳米管水溶液。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯腈改性碳纤维填充改性的氟橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，在聚丙烯腈溶于二氯甲烷的溶液中，先加入步骤S1中制备的酸化的多壁碳纳米管水溶液搅拌160-200分钟，再加入酸化的多壁碳纳米管并加热搅拌，再超声分散，最后放入烘箱烘干，得到初始改性碳纤维，即M-CF。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯腈改性碳纤维填充改性的氟橡胶复合材料的制备方法，其特征在于
6.根据权利要求1所述的聚丙烯腈改性碳纤维填充改性的氟橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，将氟橡胶和最终改性碳纤维在双辊开轧机混合均匀，然后加入硫化剂和促进剂。
7.如权利要求1-6任一项所述的聚丙烯腈改性碳纤维填充改性的氟橡胶复合材料的制备方法制备得到的氟橡胶复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯腈改性碳纤维填充改性的氟橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的聚丙烯腈改性碳纤维填充改性的氟橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中的酸化处理具体为：所述酸液为硫酸：硝酸体积比为3：1的混合物，将碳纤维和多壁碳纳米管分别加入酸液中，磁性搅拌4-8h，再用去离子水稀释混合物溶液直至溶液ph大于3，然后过滤、冲洗至滤液为中性。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯腈改性碳纤维填充改性的氟橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s1，将酸化的碳纤维干燥处理，酸化的多壁碳纳米管配置为多壁碳纳米管水溶液。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯腈改性碳纤维填充改性的氟橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s2中，在聚丙烯腈溶于二氯甲...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴亚东，沈平，金辉乐，李俊，汪洋，王舜，
申请(专利权)人：温州大学新材料与产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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