一种碳纤维表面改性的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107326655A(43)申请公布日2017.11.07(21)申请号201710559667.9(22)申请日2017.07.11(71)申请人湖南金戈新材料有限责任公司地址410000湖南省长沙市高新开发区麓谷大道627号湖南长海控股集团有限公司办公研发楼四楼(72)发明人邹利民邹若之邹胜民李卓(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所43114代理人魏娟(51)Int.Cl.D06M11/80(2006.01)D06M101/40(2006.01)权利要求书1页说明书6页(54)发明名称一种碳纤维表面改性的方法(57)摘要本发明公开了一种碳纤维表面改性的方法，具体涉及一种碳纤维表面生成氮化硼晶粒的制备方法，属于复合材料界面改性领域。本发明一种碳纤维表面改性的方法，包括如下步骤：1、除胶，2、生成氮化硼晶粒，3、低温时效。本发明优化反应条件，让碳化硼在水热环境下生成晶粒，将氮化硼晶体涂覆于碳纤维的表面，以达到改性碳纤维的目的，不仅可以提高碳纤维的表面粗糙度及表面活性，还可以在树脂基体中起到机械啮合的作用，以提高复合材料的力学性能。CN107326655ACN107326655A权利要求书1/1页1.一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、碳纤维除胶将碳纤维放入有机溶剂中，清除碳纤维表面的上浆剂与杂物，然后在溶液中浸泡，最后进行干燥得到表面洁净的碳纤维；步骤二、生成氮化硼晶粒(1)将碳纤维置于装有硼酸溶液以及叠氮化钠溶液的混合溶液的反应釜中，然后将反应釜置于恒温箱中，得到表面有氮化硼晶粒的碳纤维；(2)重复步骤二(1)2～3次得到氮化硼分布均匀的碳纤维；步骤三、低温时效清洗步骤二所得的碳纤维，除去其表面的生长液，然后将碳纤维置于真空干燥箱中恒温干燥，最终获得表面包覆氮化硼颗粒的碳纤维。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于：所述步骤二中，所述硼酸溶液的浓度为0.01～0.03M，叠氮化钠溶液的浓度为0.005～0.01M。3.根据权利要求2所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于：所述硼酸溶液的浓度为0.02～0.03M，叠氮化钠溶液的浓度为0.008～0.01M。4.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于：所述步骤二中，所述硼酸溶液与叠氮化钠溶液的体积比为1:1～1:5。5.根据权利要求4所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于：所述硼酸溶液与叠氮化钠溶液的体积比为1:1.5～1:2。6.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于：所述步骤二中，所述混合溶液的配制方式为：首先分别配制硼酸溶液和叠氮化钠溶液，之后将叠氮化钠溶液加入到硼酸溶液中，在机械搅拌机中搅拌均匀。7.根据权利要求6所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于：所述混合溶液的搅拌时间为1～2h，搅拌温度为20～35℃，转速为750～1000r/min。8.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于：所述步骤二中，恒温箱中的恒温温度为350～390℃；恒温时间为12～24h。9.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于：所述步骤三中，干燥箱中恒温时效的温度为100～300℃；恒温时效的时间为0.5～12h。10.根据权利要求9所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于：所述干燥箱中恒温时效的温度为250～300℃；恒温时效的时间为10～12h。2CN107326655A说明书1/6页一种碳纤维表面改性的方法技术领域[0001]本发明属于复合材料界面改性领域，涉及一种碳纤维表面改性的方法，具体涉及一种碳纤维表面生成氮化硼晶粒的制备方法。背景技术[0002]碳纤维复合材料由于其高比强、低密度和高比模量的优点被广泛应用于航空航天、汽车、武器装备以及体育用品的领域。其中常用的碳纤维复合材料有树脂基、金属基和炭基等，其中碳纤维树脂基复合材料为各复合材料中应用最为广泛的，而在树脂基体复合材料中又以环氧树脂基体最具代表性。[0003]碳纤维树脂基复合材料具有很好的力学性能。然而，随着现代社会对结构材料的力学性能要求越来越高，仍需不断对复合材料的力学性能进行提高和改善。在改性复合材料力学性能方面，主要从三个角度着手研究：一是对基体材料进行性能改善；二是对增强材料进行性能改善；三是对基体与增强材料的界面结合性能进行改善。其中，基体与增强材料的界面性能对复合材料的整体性能有很大的作用。基体材料与增强材料的性能改善有很大的局限性，由于二者的生产工艺成熟且都属于批量生产，更多的追求的是性能的稳定性以及突破性的性能改善。因此对复合材料性能改善的研究就落脚于基体与增强材料的界面界能上，该过程易于在实验室操