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CN107034662A(43)申请公布日2017.08.11(21)申请号201710228574.8D06M11/49(2006.01)(22)申请日2017.04.10D06M11/64(2006.01)D06M11/70(2006.01)(71)申请人中国铝业股份有限公司D06M13/192(2006.01)地址100082北京市海淀区西直门北大街D06L1/02(2006.01)62号D06L1/12(2006.01)(72)发明人高彪峰陈开斌徐正伟李会林D06M101/40(2006.01)胡聪聪罗英涛杨宏杰(74)专利代理机构中国有色金属工业专利中心11028代理人李迎春李子健(51)Int.Cl.D06M11/50(2006.01)D06M11/55(2006.01)D06M11/13(2006.01)D06M13/238(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种碳纤维表面改性的方法(57)摘要一种碳纤维表面改性的方法，涉及一种用于储能材料、电磁屏蔽、防腐等新型材料的碳纤维表面进行改性处理的方法。其特征在于改性过程的步骤包括：(1)碳纤维去胶化；(2)碳纤维氧化处理；(3)氧化碳纤维还原；(4)清洗，并干燥。本发明的方法，有效提高了碳纤维的亲水性、生物亲和性与化学修饰性。通过氧化处理，增加碳纤维表面的含氧官能团，后选择性还原过程，消除氧化碳纤维结构上的环氧基、羟基，保留表面结构上的羧基。改性的碳纤维同时兼顾亲水和疏水良性特点，可以使碳纤维在化学修饰性、亲水性、生物亲和性、吸附性等方面有着十分优异的性质。扩展了碳纤维及其复合材料在生物医学、特种功能材料、生物炸弹等方面的应用。CN107034662ACN107034662A权利要求书1/1页1.一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于改性过程的步骤包括：(1)碳纤维去胶化；(2)碳纤维氧化处理；(3)氧化碳纤维还原；(4)清洗，并干燥。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于所述的碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维、石油沥青基碳纤维、煤沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维、细菌纤维素基碳纤维、纤维素基碳纤维、木质素基碳纤维中的一种或几种的复合。3.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于其步骤(1)的去胶化为丙酮法脱胶，是以丙酮为溶剂，脱胶时丙酮的温度为50-90℃，脱胶时间为0.1-10小时。4.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于其步骤(2)中氧化处理为将经步骤(1)脱胶处理后的碳纤维在氧化处理液中进行氧化，其氧化反应0.1-15小时，反应温度为5-95℃。5.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于其步骤(2)的氧化处理液的成份包括氧化剂、强酸、助剂、去离子水中的一种或一种以上。6.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于其步骤(2)的氧化处理液中的氧化剂为高锰酸钾、高氯酸钾、双氧水、高铁酸钾中的一种或一种以上。7.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于其步骤(2)的氧化处理液中的强酸为浓度为98％浓硫酸，浓度为63％-65％浓硝酸中的一种或两种。8.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于其步骤(2)的氧化处理液中的助剂为K2S2O8,五氧化二磷中的一种或两种。9.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于其步骤(2)的氧化处理液的配方为氧化剂/强酸/助剂/去离子水＝(0.1-15kg)/(1-90)L/(0-30kg)/0-200L。10.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于其步骤(3)的氧化碳纤维还原过程是将的步骤(2)的氧化后的碳纤维在含还原剂的溶液中，进行还原反应，其反应温度为50-120℃，反应时间为0.2-6小时。11.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于其步骤(3)的含还原剂的溶液中的还原剂为氢氯酸、氢溴酸、氢碘酸、茶多酚、草酸、草酸盐、亚硫酸、亚硫酸盐、硫代硫酸盐中的一种或一种以上。12.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于其步骤(3)的含还原剂的溶液中，溶解还原剂的溶剂为去离子水，H+小于等于0.1mol/l的酸性溶液，OH-小于等于0.1mol/l的碱性溶液，甲醇，乙醇中的一种或几种。13.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于其步骤(3)的含还原剂的溶液中，还原剂的浓度为0.01-3mol/l。14.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性的方法，其特征在于步骤(4)清洗介质为去离子水、乙醇、丙酮的一种或几种，后去离子水清洗至接