【技術實現步驟摘要】
：本專利技術屬于碳纖維表面改性領域，尤其一種基于層層自組裝原理的碳纖維表面改性方法。
技術介紹
0、
技術介紹
：
1、碳纖維增強聚合物復合材料由于輕質、高比強度和比剛度的特性,被廣泛應用于航空航天、軌道交通、新能源以及軍事領域。隨著復合材料的發展，除了作為結構承力材料之外，也可用于功能材料，實現結構/功能一體化設計。其中主要途徑之一是通過添加功能填料而實現不同的功能特性，如導電、導熱、電磁屏蔽和核輻射屏蔽等，尤其是采用納米粒子。專利cn110343363通過碳納米管、石墨烯、導電炭黑中的一種或幾種填料加入到環氧樹脂中用于制備一種導電碳纖維復合材料。專利cn114932724通過電流體動力霧化沉積的方法分別將四氧化三鐵納米粒子和氧化石墨烯納米粒子沉積在碳纖維布表面獲得改性碳纖維布，用于高強度的電磁屏蔽纖維復合材料的制備和設計。另外，專利cn113201180公開了一種中子及伽馬射線復合屏蔽材料及其制備方法，所述的復合屏蔽材料引入了經表面修飾的中子吸收劑和伽馬射線吸收劑，使得該材料在具備高性能的中子吸收能力的同時還兼備了一定的伽馬衰減能力。中子屏蔽包括減速和吸收，中子吸收通常通過含有吸收元素(b10、cd113、sm149)的功能填料引入，如b4c、cd和sm2o3等。
2、然而，在連續纖維復合材料的制備過程中，含有功能填料的樹脂基體在浸漬纖維的過程中，由于纖維束的“過濾效應”總是積聚在纖維束間(caglar?b,orgéas?l,duroscoat?sr,sozer?em,michaud?v.permeabi
3、本專利技術的目的是提供一種基于靜電層層自組裝原理的碳纖維表面改性方法，通過氧化石墨烯片層結構與帶相反電荷的納米粒子在碳纖維表面進行靜電層層自組裝，也可以通過組裝次數調控碳纖維表面納米粒子的含量。
技術實現思路
0、
技術實現思路
：
1、本專利技術的目的在于提供一種基于層層靜電自組裝原理的碳纖維表面改性方法，通過氧化石墨烯片層結構與帶相反電荷的納米粒子在碳纖維表面層層組裝，為結構/功能一體化復合材料的構建提供一種高效的制備方法，同時可以使得功能填料在纖維表面具有較高的含量，并在復合材料中分布均勻，避免復合材料制備過程中纖維束對填料的過濾效應。本專利技術采用的技術方案如下：
2、1.一種基于層層靜電自組裝原理的碳纖維表面改性方法，其主要制備方法采取以下步驟：
3、步驟一：將碳纖維浸入丙酮溶液中去除上漿劑，再將其浸漬在陽離子的聚電解質溶液中，水洗、干燥后，使碳纖維表面帶正電荷。另外，將單層或多層氧化石墨烯超聲分散在良性溶劑中，充分分散開來，分散液中氧化石墨烯片層的表面電荷呈負電荷，備用。
4、步驟二：通過表面改性劑處理納米粒子表面，同時調節改性后的納米粒子的懸濁液的ph，使納米粒子表面在水溶液中呈現正電荷。
5、步驟三：將步驟1中陽離子聚電解質溶液處理過的帶正電荷的碳纖維浸漬在負電荷的氧化石墨烯懸濁液中，水洗，烘干后，然后再浸漬在帶正電荷的功能納米粒子懸濁液中，水洗、干燥，則完成一次組裝步驟，重復該步驟n次從而實現碳纖維表面的n次層層自組裝改性。
6、所述步驟一中的所述碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維，其形式包括碳纖維絲束或碳纖維織物；所述碳纖維織物包括碳纖維單向布、碳纖維平紋物、碳纖維斜紋布、碳纖維緞紋布以及碳纖維無皺褶織物中的一種或幾種。
7、所述步驟一中的陽離子聚電解質溶液為聚乙烯亞胺(pei)，聚丙烯胺(pam)和聚季銨鹽類聚合物中的一種或者多種，優選為聚乙烯亞胺(pei)，溶液濃度為1-5mg/ml。
8、所述步驟二中的表面改性劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷(aptes)，n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(aeaptms),3-氨基丙基二甲基乙氧基硅烷(apdmes)中的一種或者多種水解之后的水醇溶液。優選的，表面改性的反應溫度為60-100℃。
9、所述步驟二中的納米粒子種類為氧化硅、氧化鋯、三氧化二鎢、硼化釓、碳化硅和碳化硼等無機納米粒子中一種或者多種。納米粒子的粒徑優選為5nm-100nm，更優選為10-80nm，最優選為10-50nm。
10、所述步驟二中所述調節表面改性后的納米粒子的水溶液的ph，優選的ph＜7。
11、所述步驟三中所述的納米粒子懸濁液的濃度選擇0.1-1mg/ml，優選為0.1-0.5mg/ml，更優選為0.3-0.5mg/ml。
12、所述步驟三中所述的組裝次數為1-6次，優選次數為1-4次。
13、更具體的，本專利技術所建立的一種基于層層靜電自組裝原理的碳纖維表面改性方法，具體制備步驟如下所示：
14、步驟一：將所購買的碳纖維織物裁切后在丙酮中80℃±2℃回流2～8h以去除上漿劑和污染物。然后將去漿料碳纖維浸漬在陽離子聚電解質水溶液(1mg/ml)中，60℃下2小時，纖維織物用去離子水清洗兩次并在80℃下干燥。pei水溶液的支鏈分子結構包含nh3+、nrh2+和nr2h+基團，導致其具有正的zeta電荷。由于陽離子聚電解質(富含氨基)具有較強的吸附能力，其被物理吸附在碳纖維表面，使纖維表面帶有陽離子電荷。
15、步驟二：氨基偶聯劑在水溶液中發生水解使得水溶液呈現堿性從而催化偶聯劑的水解。將5-15ml的偶聯劑溶解在30ml的去離子水中，并在室溫下超聲波處理10-30分鐘，充分水解后，靜置備用。然后，將1-5g的納米粒子分散在乙醇溶液中，并超聲分散。隨本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.本專利技術提供了一種基于層層自組裝原理的碳纖維表面改性方法，其特征主要在于采取以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維，其形式包括碳纖維絲束或碳纖維織物；所述碳纖維織物包括碳纖維單向布、碳纖維平紋物、碳纖維斜紋布、碳纖維緞紋布以及碳纖維無皺褶織物中的一種或幾種。
3.根據權利要求1中所述的方法，其特征是所述陽離子的聚電解質溶液為聚乙烯亞胺(PEI)，聚丙烯胺(PAM)和聚季銨鹽類聚合物中的一種或者多種，優選溶液濃度為1-5mg/mL。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述表面改性劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)，N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(AEAPTMS),3-氨基丙基二甲基乙氧基硅烷(APDMES)中的一種或者多種水解之后的水醇溶液，表面改性的反應溫度為60-100℃。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述納米粒子種類為氧化硅、氧化鋯、三氧化二鎢、硼化釓、碳化硅和碳化硼等無機納米粒子中一種或者多種。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征是所
7.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述納米粒子懸濁液的濃度選擇0.1-1mg/ml，優選為0.1-0.5mg/ml，更優選為0.3-0.5mg/ml。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述表面改性后的調節水溶液的PH，PH為酸性(PH＜7)。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征是組裝次數為1-6次，優選次數為1-4次。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征是通過靜電自組裝處理后的碳纖維表面的納米粒子含量為0.5-10wt％。
...【技術特征摘要】
1.本發明提供了一種基于層層自組裝原理的碳纖維表面改性方法，其特征主要在于采取以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維，其形式包括碳纖維絲束或碳纖維織物；所述碳纖維織物包括碳纖維單向布、碳纖維平紋物、碳纖維斜紋布、碳纖維緞紋布以及碳纖維無皺褶織物中的一種或幾種。
3.根據權利要求1中所述的方法，其特征是所述陽離子的聚電解質溶液為聚乙烯亞胺(pei)，聚丙烯胺(pam)和聚季銨鹽類聚合物中的一種或者多種，優選溶液濃度為1-5mg/ml。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述表面改性劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷(aptes)，n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(aeaptms),3-氨基丙基二甲基乙氧基硅烷(apdmes)中的一種或者多種水解之后的水醇溶液，表面改性的反應溫度為60-100℃。...
【專利技術屬性】
技術研發人員：顧軼卓，劉奔奔，李宜彬，徐惠彬，
申請(專利權)人：天目山實驗室，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。