本发明专利技术提供一种碳纤维表面改性剂、改性碳纤维、复合材料以及它们的制备方法，碳纤维表面改性剂结构通式如式（I）所示：（I）式（I）中，R1、R2、R1'、R2'各自彼此独立地代表氢、羟基、或C1-C3的烷基；R3、R4各自彼此独立地代表C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、羟基、氨基、卤素、氢、酰胺基、酯基、或硅氧基，且R3、R4不同时为氢；R5代表氢、羟基、氨基、卤素、或烷氧基。本发明专利技术的碳纤维表面改性剂拓展了碳纤维的应用领域，经改性过的碳纤维可广泛用于PA、ABS、PEEK、聚烯烃等热塑性树脂，制备力学性能优异的碳纤维树脂复合材料。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种，碳纤维表面改性剂结构通式如式（I）所示：（I）式（I）中，R1、R2、R1'、R2'各自彼此独立地代表氢、羟基、或C1-C3的烷基；R3、R4各自彼此独立地代表C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、羟基、氨基、卤素、氢、酰胺基、酯基、或硅氧基，且R3、R4不同时为氢；R5代表氢、羟基、氨基、卤素、或烷氧基。本专利技术的碳纤维表面改性剂拓展了碳纤维的应用领域，经改性过的碳纤维可广泛用于PA、ABS、PEEK、聚烯烃等热塑性树脂，制备力学性能优异的碳纤维树脂复合材料。【专利说明】
本专利技术涉及一种改性剂，尤其涉及碳纤维表面改性剂及其制备方法、碳纤维表面改性剂制得的改性碳纤维及改性碳纤维制备方法、改性碳纤维与树脂制备的复合材料及复合材料的制备方法、以及复合材料的应用。
技术介绍
碳纤维具有突出的力学性能，在复合材料中广泛使用碳纤维进行增强，近年来改善碳纤维与基体树脂间的界面性能成为研究的热点。碳纤维表面活性官能团少，与基体树脂复合时形成的有效化学键少、相容性差，导致碳纤维复合材料中易形成脆性界面层结构。为提高碳纤维与基体树脂间的界面性能，工业上通常对碳纤维表面进行氧化处理，赋予碳纤维表面羟基、羰基等活性含氧官能团，常见的有阳极氧化法、硝酸氧化法、高锰酸钾氧化法等，但这类方法容易损伤碳纤维表面，破坏其力学性能。为了不损伤纤维表面提高碳纤维与基体树脂界面性能，中国专利申请CN1944783A使用聚合物接枝技术对碳纳米纤维表面改性，使纤维表面富有多种活性官能团，但是，这种方法工艺复杂，条件苛刻，生产运行成本高，在一定程度上限制了工业化生产。
技术实现思路
鉴于以上所述，本专利技术有必要提供一种可改善碳纤维表面活性的碳纤维表面改性剂。 本专利技术所采用的技术方案是，一种碳纤维表面改性剂，其结构通式如式(I)所示:【权利要求】1.一种碳纤维表面改性剂，其结构通式如式(工)所示: 2.一种碳纤维表面改性剂，其结构式中包括一个腔体，腔体为碳、氮、氢、以及和/或氧共12个原子构成，腔体内有取代基团R5与氨基官能团，所述R5包括氢、羟基、氨基、卤素或烷氧基，所述R5和氨基与碳纤维表面的含氧羧基、醛基、酮基、羟基官能团发生化学反应或形成氢键，使得碳纤维表面改性剂通过化学键吸附在碳纤维表面。3.根据权利要求2所述的碳纤维表面改性剂，其特征在于:所述结构式如式(I)所示: 4.根据权利要求1或3所述的碳纤维表面改性剂，其特征在于:所述RpRylV、R2’各自独立地选择甲基、乙基或氢。5.根据权利要求1或3所述的碳纤维表面改性剂，其特征在于:所述R5选自羟基。6.根据权利要求1或3所述的碳纤维表面改性剂，其特征在于:所述C1-C18烷基指具有1-18个碳原子的直链或支链的烷基。7.根据权利要求6所述的碳纤维表面改性剂，其特征在于:所述&-(:18烷基选则十四烷基或十八烷基。8.根据权利要求1或3所述的碳纤维表面改性剂，其特征在于:所述C1-C18烷氧基是指具有1-18个碳原子的直链或支链的烷氧基。9.根据权利要求8所述的碳纤维表面改性剂，其特征在于:所述C1-C18烷氧基选则丙氧基、2-乙基-己氧基、或癸氧基。10.根据权利要求1或3所述的碳纤维表面改性剂，其特征在于:所述卤素包括氟、氯、溴或碘原子。11.根据权利要求1或3所述的碳纤维表面改性剂，其特征在于:所述酰胺基分子式为-(CH2)nCONH-R, η取1_15的任意整数，R是C1-C18的直链或支链的烷基、或氢。12.根据权利要求1或3所述的碳纤维表面改性剂，其特征在于:所述酯基的分子式为-(CH2)nCO2-R, η取1-15的整数，R是C1-C18的直链或支链的烷基。13.根据权利要求1或3所述的碳纤维表面改性剂，其特征在于:所述氨基包括-NH2、-NHRp -NR1R2，其中R1、R2各自彼此独立地代表C1-C18烷基及其衍生物。14.根据权利要求1或3所述的碳纤维表面改性剂，其特征在于:所述R3、R4彼此独立地选自十四烷基、十八烷基、乙酰胺基、丙酰胺基、乙酸基甲酯、乙醇基乙酯、丙氧基、(2-乙基)_己氧基、癸氧基、Ar, Ar- _.-2-甲氧基-乙基氣基、Ar, Ar- _二乙羟基氣基，-NH2、羟基、氧、三甲基硅氧基、叔丁基二甲基硅氧基、-(CH2)3Si (OCH3) 3、- (CH2)2OSi (CH3)2C(CH3) 3、或-(CH2)6Si (CH3) 20-CH3。15.根据权利要求1或3所述的碳纤维表面改性剂，其特征在于:所述改性碳纤维改进 16.根据权利要求1或3所述的碳纤维表面改性剂，其特征在于:所述改性碳纤维改进 剂结构式如式(Cl)所示: 17.根据权利要求1或3所述的碳纤维表面改性剂，其特征在于:所述改性碳纤维改进 剂结构式如式(C2)所示: 18.根据权利要求1或3所述的碳纤维表面改性剂，其特征在于:所述改性碳纤维改进剂结构式如式(C3)所示: 19.一种权利要求1-14任意一项所述的碳纤维表面改性剂的制备方法，包括如下步骤: 提供组分A和组分B: 其中组分A为乙二胺衍生物，其结构式为 20.根据权利要求19所述的碳纤维表面改性剂的制备方法，其特征在于:所述还原反应后的产物再经萃取，干燥，溶液旋蒸，得到碳纤维表面改性剂。21.根据权利要求19所述的碳纤维表面改性剂的制备方法，其特征在于:所述组分A为:1，1- 二甲基-1，2- 二胺，所述组分B为3，5- 二羟基水杨醛。22.根据权利要求19所述的碳纤维表面改性剂的制备方法，其特征在于:所述组分A为:1，1- 二甲基-1，2- 二胺，所述组分B为4，6- 二丙氧基水杨醛。23.根据权利要求19所述的碳纤维表面改性剂的制备方法，其特征在于:所述组分A为:1，1，2，2-四甲基-1，2- 二胺，所述组分B为4- 二丁氨基水杨醛。24.一种改性碳纤维，通过碳纤维表面改性剂与碳纤维制备，所述碳纤维表面改性剂的结构通式如式(I)所示: 25.一种改性碳纤维的制备方法，由权利要求1-14任意一项所述的碳纤维表面改性剂与碳纤维制成，包括如下步骤: 碳纤维表面改性剂溶解至有机溶剂或水中形成改性剂溶液，浓度为1.2-2.4wt%, 将碳纤维置入改性剂溶液内进行浸润，碳纤维与改性剂反应； 取出、烘干后，得到改性碳纤维。26.—种改性碳纤维,其特征在于:根据权利要求25所述的碳纤维表面改性剂的制备方法制得。27.一种复合材料，通过碳纤维表面改性剂与碳纤维制得改性碳纤维，改性碳纤维与树脂制得，所述碳纤维表面改性剂的 结构通式如式(I )所示: 28.根据权利要求27所述的复合材料，其特征在于:所述复合材料通过结构式如Cl所示的碳纤维改性剂与T700碳纤维、PA6、以及助剂制得，Cl结构式如下: 29.根据权利要求27所述的复合材料，其特征在于:所述复合材料通过结构式如C2所示的碳纤维改性剂、T700碳纤维、PEEK、以及助剂制得，C2结构式如下: 30.根据权利要求27所述的复合材料，其特征在于:所述复合材料通过结构式如C3所示的碳纤维改性剂、T700碳纤维，ABS、以及助剂制得，C3结构式如下所示: 31.一种复合材料，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种碳纤维表面改性剂，其结构通式如式（???????????????????????????????????????????????）所示：（Ⅰ）式（）中，R1、R2、R1“、R2“各自彼此独立地代表氢、羟基、或C1?C3的烷基；R3、R4各自彼此独立地代表C1?C18烷基、C1?C18烷氧基、羟基、氨基、卤素、氢、酰胺基、酯基、或硅氧基，且R3、R4不同时为氢；R5代表氢、羟基、氨基、卤素、或烷氧基。2012101806389100001dest_path_image002.jpg,2012101806389100001dest_path_image004.jpg,231497dest_path_image002.jpg
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谢怀玉，宋威，黄险波，蔡彤旻，曾祥斌，辛伟，马雷，
申请(专利权)人：金发科技股份有限公司，上海金发科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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