一种石墨烯/碳纤维复合材料的制备方法技术

技术编号:9737048 阅读:255 留言:0更新日期:2014-03-06 06:00
本发明专利技术公开一种石墨烯/碳纤维复合材料的制备方法,即首先以石墨粉或天然鳞片石墨为原料,在有机溶剂中直接超声剥离制备石墨烯分散液,然后向所得的石墨烯分散液中添加含芳香基团的有机胺盐,石墨烯吸附有机胺根离子而带上正电荷,然后在外加电场作用下,将带有正电荷的石墨烯沉积到碳纤维或碳纤维制品上,形成含有有机胺盐的石墨烯/碳纤维复合材料,最后通过热处理除去电泳沉积过程中沉积的有机胺盐即得石墨烯/碳纤维复合材料。其方法具有操作简单、成本低、产品均一性好、易控制等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及本专利技术属于复合碳材料制备
,特别涉及。
技术介绍
碳纤维是指经高温碳化,含碳量超过85%以上的纤维材料,包括碳素纤维和石墨纤维。常见的碳纤维有聚丙稀睛基碳纤维、浙青基碳纤维和粘胶基碳纤维。碳纤维具有质量轻、耐高温、力学性能好、尺寸稳定性和化学稳定性好等特点。在航天航空、汽车、电子、机械等许多领域有着广泛的应用。但是碳纤维表面呈惰性,比表面积小,边缘活性碳原子少,表面能低和树脂浸润性及两相界面粘结性差,复合材料层间剪切强度低,从而影响复合材料综合性能的发挥,制约了碳纤维在先进复合材料领域的进一步推广应用。为了改善碳纤维复合材料的性能,须对碳纤维表面进行改性,以提高碳纤维与其他材料的粘结能力。在其实际应用过程中,为了修补缺陷,进一步提高性能,并满足不同的使用需求,经常会在碳纤维表面进行改性或涂覆其它材料以增强其性能。石墨烯即“单层石墨片”,是具有严格二维结构的碳素纳米材料。自从2004年发现以来,就引起了科研工作者的广泛关注。在碳纤维表面制备石墨烯层能明显改善碳纤维性能,如机械性能、导电性能等。目前制备石墨烯/碳纤维复合材料的方法主要分为两大类。一类本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯/碳纤维复合材料的制备方法,其特征在于具体包括以下步骤:(1)、石墨烯分散液的制备首先,按石墨:有机溶剂1为1g:1L的比例,将石墨加入到有机溶剂1中,控制温度20?40℃、功率为200W进行超声2?20h,得到分散液;所述的有机溶剂1为1?甲基?2?吡咯烷酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、丙酮或乙醇;所述的石墨为石墨粉或天然鳞片石墨;然后,将上述所得的分散液在4000r/min的转速下离心分离1h,上层清液即为石墨烯分散液;(2)、带电荷石墨烯分散液的制备:按有机胺盐:有机溶剂2为1g:1L的比例,将有机胺盐溶于有机溶剂2中得到有机胺盐溶液;所述有机溶剂2与步骤(1)中所用的有机溶剂1相...

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/碳纤维复合材料的制备方法,其特征在于具体包括以下步骤: (1)、石墨烯分散液的制备 首先,按石墨:有机溶剂I为lg:1L的比例,将石墨加入到有机溶剂I中,控制温度20-40°C、功率为200W进行超声2-20h,得到分散液; 所述的有机溶剂I为1-甲基-2-吡咯烷酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、丙酮或乙醇; 所述的石墨为石墨粉或天然鳞片石墨; 然后,将上述所得的分散液在4000r/min的转速下离心分离lh,上层清液即为石墨烯分散液; (2)、带电荷石墨烯分散液的制备: 按有机胺盐:有机溶剂2为lg:1L的比例,将有机胺盐溶于有机溶剂2中得到有机胺盐溶液; 所述有机溶剂2与步骤(1)中所用的有机溶剂I相同; 然后,按质量比计算,即有机胺盐:石墨烯为1: 10-10: I的比例,将上述所得的有机胺盐溶液加入到步骤(1)中所得的石墨烯分散液中,控制温度20-40°C、功率为200W进行超声lOmin,以使石墨烯吸附有机胺根离子而带上正电荷,即得带正电荷的石墨烯分散液; 所述的有机胺盐为苯胺盐酸盐、二苯胺盐酸盐或联苯胺盐酸盐; (3)、电泳沉积法 制备纳米碳材料导电薄膜石墨烯薄膜 在电泳沉积池中以步骤(2)所得的带正电荷的石墨烯分散液作为电泳沉积池的电解液; 以铜、铝或不锈钢, 或以涂覆铜、铝或不锈钢的基底, 或以涂覆导电材料的基底作为电泳沉积池的正极极片; 以碳纤维制品或缠绕在不导电支撑物上的碳纤维作为负极极片进行电泳沉积,从而将带正电荷的石墨烯沉积到负极极片的碳纤维或碳纤维制品上,即得含有有机胺盐的石墨烯/碳纤维复合材料粗品; 所述的正极极片使用前用砂纸打磨抛光,去离子水洗净; 所述的碳纤维为聚丙稀氰基碳纤维、浙青基碳纤维或粘胶基碳纤维; 所述的碳纤维制品为碳纤维纸、碳纤维布、碳纤维管材、或碳纤维编制物; 上述的电泳沉积过程中,控制外加电压为直流电压10-100V...

【专利技术属性】
技术研发人员:张全生夏骥郭东莉李硕闵凡奇
申请(专利权)人:上海应用技术学院
类型:发明
国别省市:

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