[发明专利]一种碳纤维表面改性方法

权利要求书

1.一种碳纤维表面改性方法，其特征在于碳纤维表面改性方法包括两个步骤：一、对碳纤维表面进行化学镀银；二、在镀银碳纤维上进行有机硫化物的分子自组装。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面改性方法，其特征在于步骤一化学镀银包括碳纤维材料的表面预处理和实施化学镀银两个步骤。

3.根据权利要求2所述的一种碳纤维表面改性方法，其特征在于碳纤维材料的表面预处理按以下步骤进行：a、将碳纤维束放入抽提装置中，在丙酮沸腾温度下抽提24h～96h，去除碳纤维表面涂层；b、在30℃～80℃条件下将去涂层处理后的碳纤维浸入除油液中煮15min～60min进行表面清洁处理；c、将表面清洁处理后的碳纤维置于质量浓度为25％～40％的HNO₃溶液中，室温条件下浸泡5min～20min进行粗化处理；d、用质量浓度5％～20％的NaOH溶液中和经粗化后留在碳纤维表面低凹处残留的酸；e、在10℃～40℃的条件下将中和处理过的碳纤维放置到pH为0.6～2.0的敏化液中浸渍1.5min～10min，进行敏化处理；f、在10℃～40℃温度下将敏化处理好的碳纤维放到pH为1.2～1.9的活化液中浸渍2.5min～10min，得到活化碳纤维；g、在10℃～40℃温度下将活化处理过的碳纤维放到质量浓度为20％～40％的甲醛溶液中浸渍15～60s进行还原处理，即完成碳纤维材料的表面预处理。

4.根据权利要求3所述的一种碳纤维表面改性方法，其特征在于步骤b化学除油液中NaOH的浓度为25g～120g/L，Na₂CO₃的浓度为7g～30g/L，Na₃PO₄·12H₂O的浓度为15g～60g/L，乳化剂OP-10的浓度为0.5g～2g/L；步骤e敏化液中氯化亚锡(SnCl₂)的浓度为15g～60g/L，盐酸的浓度为0.3mol～1.2mol/L，金属锡10g～20g/L；步骤f活化液中氯化钯的浓度为0.25g～1g/L，盐酸的浓度为0.06mol～0.24mol/L。

5.根据权利要求2所述一种碳纤维表面改性方法，其特征在于碳纤维的化学镀银按以下步骤进行：将表面预处理后的碳纤维放入新配制的化学镀银液中，浸渍15s～60s，然后取出用蒸馏水漂洗5～10次，烘干即可。

6.根据权利要求5所述一种碳纤维表面改性方法，其特征在于化学镀银液按以下方法制成：将1.8g～7g AgNO₃先溶于30mL～120mL去离子水中，并在不断搅拌的条件下加入15％～40％的氨水，直至析出的Ag₂O沉淀完全溶解，加入13g～50g/L的NaOH溶液后使银氨溶液再次变黑，继续滴加氨水至完全澄清，得银盐溶液A；把23g～90g葡萄糖与2g～8g酒石酸溶于0.5L～2L水中，煮沸5min～20min，冷却后加入50mL～200mL乙醇，得到还原剂溶液B，将A溶液与B溶液按体积比1∶1混合，即得化学镀银液。

7.根据权利要求1所述一种碳纤维表面改性方法，其特征在于步骤二镀银碳纤维上有机硫化物的分子自组装按以下步骤进行：经表面化学镀银后的碳纤维迅速浸入到硫醇分子浓度为0.5×10^-3mol/L～2×10^-3mol/L的乙醇溶液中，在10℃～40℃的封闭条件下自组装12h～48h，取出后分别用去离子水和无水乙醇漂洗10～20次，再用高纯氮气吹干，即得到完成镀银碳纤维上有机硫化物的分子自组装。

8.根据权利要求7所述一种碳纤维表面改性方法，其特征在于硫醇为烷基硫醇、芳基硫醇或芳杂环类硫醇。

9.根据权利要求8所述一种碳纤维表面改性方法，其特征在于烷基硫醇的结构式为HS(CH₂)_nX，其中：X为-OH，-NH₂，-COOH，-SO₃H，-CN，-SH；n≥1。

10.根据权利要求8所述一种碳纤维表面改性方法，其特征在于芳基硫醇结构式为HS(C₆H₄)X，其中：X为-OH，-NH₂，-COOH，-SO₃H，-CN，-SH。