提高碳纤维抗拉强度的方法技术

一种提高碳纤维抗拉强度的方法，采用改进电雾化沉积法将石墨烯植入于碳纤维的表面结构缺陷进而增加其强度，包括：1)将预氧化、炭化后的碳纤维束传送至高压电晕放电区在-5～-30kV高压电下进行电晕放电处理，行进速度5～30m/h，使碳纤维表面结构缺陷中带上一定量的负电荷；2)将石墨烯与有机溶剂配制成均一稳定悬浮液，所述石墨烯可以为单层石墨烯和/或多层石墨烯，溶剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、四氢呋喃或乙醇有机溶剂中的一种；3)石墨烯悬浮液施加20～50kV的正极静电，带电碳纤维束平展且接地构成悬浮液接受体，遂通过电雾化沉积将石墨烯植入碳纤维表面结构缺陷内，以碳纤维与石墨烯的重量比计，沉积量控制为1000∶(0.1～4)；4)经石墨烯雾化沉积后碳纤维束在300～1600℃惰性气体氩气气氛下进行热处理。碳纤维抗拉强度可提高120％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别涉及采用改进电雾化沉积法将石墨烯修复碳纤维表面结构缺陷进而。
技术介绍
碳纤维几乎可被认为是迄今为止比强度和比模量最高的非金属材料，除了优异的力学性能外，它还兼具其他多种优良性能，如低密度耐高温、抗化学腐蚀、低电阻、高热导、低热膨胀、耐辐射等，已成为航空航天领域不可缺少的先进复合材料的增强材料，在交通运输、能源、体育运动器材、土木建筑等领域也有广泛的应用前景。然而，现有碳纤维产品的强度与弹性模量实际上与理论值存在很大差距，以拉伸强度为例，一般仅为理论值的3 5%。导致这种现象的根本原因是碳纤维普遍存在结构缺陷，特别如丙烯腈基的碳纤维因其原丝以溶液纺丝法制备，纤维在凝固成形的同时伴随溶剂的逸出，最终制得的碳纤维结构缺陷尤为严重。碳纤维的结构缺陷包括内部缺陷(如空洞)和表面缺陷(如凹陷和裂纹)，而表面缺陷是造成强度下降的主要因素，其权重甚至可达90%。现有技术中，人们较多地通过提高原丝质量、改进预氧化和碳化工艺等以期减少结构缺陷的形成，但就碳纤维产品强度实际值与理论值差距的改善比例而言收效甚微。“Nanotube composite carbon fibers^本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高碳纤维抗拉强度的方法，它采用改进电雾化沉积法将石墨烯植入于碳纤维的表面结构缺陷进而增加其强度，其特征在于该方法包括以下过程：1)碳纤维电晕放电处理：将预氧化、炭化后的碳纤维束1通过传送带6传送至高压电晕放电区进行电晕放电处理，电晕放电装置包括高压电源2、尖端放电装置3和接地电极板4组成，其中高压电源2为负电发生器，其负极通过导线21与尖端放电装置3相连，正极通过导线22接地；通过控制传送带6的行进速度5～30m/h，高压电源2的电晕放电电压?5～?30kV，放电距离为1～5cm；2)石墨烯悬浮液配置：将石墨烯与有机溶剂配制成均一稳定悬浮液，有机溶剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、四氢呋喃...

【技术特征摘要】
1.一种提高碳纤维抗拉强度的方法，它采用改进电雾化沉积法将石墨烯植入于碳纤维的表面结构缺陷进而增加其强度，其特征在于该方法包括以下过程 1)碳纤维电晕放电处理将预氧化、炭化后的碳纤维束I通过传送带6传送至高压电晕放电区进行电晕放电处理，电晕放电装置包括高压电源2、尖端放电装置3和接地电极板4组成，其中高压电源2为负电发生器，其负极通过导线21与尖端放电装置3相连，正极通过导线22接地；通过控制传送带6的行进速度5 30m/h，高压电源2的电晕放电电压-5 -30kV,放电距离为I 5cm ； 2)石墨烯悬浮液配置将石墨烯与有机溶剂配制成均一稳定悬浮液，有机溶剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、四氢呋喃或乙醇中的一种，悬浮液中石墨烯的含量为10 60g/L ； 3)静电沉积石墨烯经电晕放电处理的碳纤维束I经传送带6以相同速度进入静电沉积区，静电沉积装置由高压电源7、多针喷射器9和接地电极板4’组成，高压电源7为正电发生器，其正极通过导线71与多针喷射器9相连，负极通过导线72接地；...

【专利技术属性】
技术研发人员：康卫民，程博闻，焦珑，徐志伟，庄旭品，夏磊，李磊，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：