[发明专利]一种碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料领域，涉及一种碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料的制备方法。

背景技术

碳纤维是由碳元素组成的一种特种纤维，具有耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，碳纤维可以与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。将碳纤维用于增强树脂，制备的树脂基复合材料强度高，应用广泛。聚四氟乙烯是一种功能树脂，将聚四氟乙烯与碳纤维进行混合可制得聚四氟乙烯复合材料，复合关键技术是对碳纤维进行表面处理以提高碳纤维和聚四氟乙烯的界面粘接力，最大程度发挥碳纤维的增强作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料的制备方法。

为实现这样的目的，本发明采用的技术方案为：

一种碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）碳纤维的表面改性：将碳纤维浸入浓度为1.2%的KH550硅烷偶联剂水溶液中，静置10min，分离、烘干，再浸入0.1mol/L硝酸镧水溶液中，水溶液温度恒定在60℃，静置30min，过滤后干燥；

（2）复合材料的成型：将表面改性后的碳纤维与聚四氟乙烯粉料进行机械共混，控制碳纤维的质量百分比为聚四氟乙烯粉料的10～40%，混合均匀的混合料放入不锈钢模具中，压制成坯体，然后烧结制得碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料。

本发明所具有的有益效果：

本发明涉及一种碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料的制备方法，采用两步改性工艺对碳纤维进行表面改性，首先采用硅烷偶联剂对碳纤维进行改性，硅烷偶联剂水解后可与无机碳纤维很好结合，第二步采用稀土离子改性，稀土元素具有较强的络合能力，一方面可与KH550硅烷偶联剂的氨基进行络合，另一方面可与聚四氟乙烯的氟元素进行络合，这样经过两步改性，在碳纤维和聚四氟乙烯之间建立了较好的连接，两者界面的结合力得以提高，保证了最大限度发挥碳纤维的增强作用。本发明方法工艺简单，改性成本低。

具体实施方式

一种碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）碳纤维的表面改性：将碳纤维浸入浓度为1.2%的KH550硅烷偶联剂水溶液中，静置10min，分离、烘干，再浸入0.1mol/L硝酸镧水溶液中，水溶液温度恒定在60℃，静置30min，过滤后干燥；

（2）复合材料的成型：将30g表面改性后的碳纤维与70g聚四氟乙烯粉料进行机械共混，混合均匀的混合料放入不锈钢模具中，压制成坯体，然后烧结制得碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料。