碳纤维及其制备方法和应用技术

技术编号:44269022 阅读:14 留言:0更新日期:2025-02-14 22:11
本发明专利技术提供了一种碳纤维及其制备方法和应用,涉及碳纤维表面改性的技术领域,本发明专利技术提供一种碳纤维制备方法,碳纤维制备方法包括以下步骤:以聚丙烯腈原丝为原料,制备得到石墨化纤维,之后对石墨化纤维依次进行电化学氧化表面处理和上浆,得到碳纤维;其中,电化学氧化表面处理包括:对石墨化纤维依次进行一级表面处理和二级表面处理,一级表面处理采用具有氢氧根的碱性电解液,二级表面处理采用乙酸铵和磷酸二氢铵的复合电解液,本发明专利技术采用两级表面处理,去除纤维表面的弱层,再增加纤维表面含氧官能团和含氮官能团,能够提升碳纤维的界面性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及碳纤维表面改性,尤其是涉及一种碳纤维及其制备方法和应用


技术介绍

1、聚丙烯腈基高模量碳纤维因其高强度、高模量、耐腐蚀及低热膨胀系数特性,广泛应用于航空航天、国防军事和高端运动器材等领域。然而,这种碳纤维经高温石墨化处理后,表面表现出化学惰性和低吸附性,导致树脂基体难以有效附着,进而影响复合材料性能。为改善碳纤维的表面结构,研究者们探索了多种表面处理方法,如电化学氧化、气/液相氧化、上浆法、化学接枝和等离子体处理等。其中,电化学氧化因处理温和、过程可控且已实现在线处理,成为最具实用价值的表面处理技术之一。

2、在电化学氧化处理时选用合适的电解质溶液是影响处理效果重要因素。碳纤维表面电化学氧化处理使用的电解质,可分为酸、碱和盐类,酸碱类电解质容易腐蚀设备,恶化工作环境,碱金属的盐类电解质极易在碳纤维中残留,成为氧化催化剂,降低碳纤维的耐烧蚀性。并且,通常影响碳纤维与环氧树脂界面结合的因素为碳纤维表面氧化官能团和粗糙度,然而碳纤维表面的原始石墨片层与基体结合较弱,直接生成含氧官能团(如羟基、羧基)于表面无法显著提升界面性能。

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【技术保护点】

1.一种碳纤维制备方法,其特征在于,所述碳纤维制备方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的碳纤维制备方法,其特征在于,所述具有氢氧根的碱性电解液包括氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种;

3.根据权利要求1所述的碳纤维制备方法,其特征在于,所述石墨化纤维的制备过程包括:对所述聚丙烯腈原丝依次进行预氧化、一次碳化、二次碳化和石墨化;

4.根据权利要求1所述的碳纤维制备方法,其特征在于,在所述上浆之前,还包括对电化学氧化表面处理之后的石墨化纤维进行水洗;

5.根据权利要求4所述的碳纤维制备方法,其特征在于,在所述上浆之前,对水洗后的石墨化纤维进行...

【技术特征摘要】

1.一种碳纤维制备方法,其特征在于,所述碳纤维制备方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的碳纤维制备方法,其特征在于,所述具有氢氧根的碱性电解液包括氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种;

3.根据权利要求1所述的碳纤维制备方法,其特征在于,所述石墨化纤维的制备过程包括:对所述聚丙烯腈原丝依次进行预氧化、一次碳化、二次碳化和石墨化;

4.根据权利要求1所述的碳纤维制备方法,其特征在于,在所述上浆之前,还包括对电化学氧化表面处理之后的石墨化纤维进行水洗;

5.根据权利要求4所述的碳纤维制...

【专利技术属性】
技术研发人员:仲桃杨平裴怀周胡和亮徐海娟
申请(专利权)人:中复神鹰碳纤维连云港有限公司
类型:发明
国别省市:

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