[发明专利]一种防水碳纤维复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种防水碳纤维复合材料及其制备方法，先将碳纤维进行电晕处理；然后将处理后的碳纤维置于氨基有机硅防水处理剂中浸‑扎处理，烘干，即得防水碳纤维复合材料。与现有技术相比，本发明先将碳纤维电晕处理，使碳纤维表面的羧基、羟基、羰基等基团增多，更容易与制备的氨基有机硅防水处理剂结合，提高防水效果和防水膜牢固度。在氨基有机硅防水处理剂制备过程中加入二氨基二苯甲烷与硅酸四甲酯配合使用，有利于防水剂在碳纤维表面固化成膜，提高防水层的牢固度；加入的硅酸四甲酯增加疏水性，提高防水效果。

技术领域

本发明属于复合材料制备领域，具体涉及一种防水碳纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好等特点，具有良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等，现已广泛应用于航天航空、新型纺织机械、石油化工、医药器械、汽车、机械制造、建筑行业、文体用品、电信、电加热等高新技术领域。

碳纤维按原料来源可分为聚丙烯腈基碳纤维、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。目前应用最广泛的聚丙烯腈基碳纤维，成本低廉，产量约占全球碳纤维总产量的90％以上。

但是，目前很少有防水碳纤维材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防水碳纤维复合材料，经过处理，提高防水性能和防水性能牢固度。

本发明还提供了一种防水碳纤维复合材料的制备方法。

本发明提供的一种防水碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)先将碳纤维进行电晕处理；

2)将处理后的碳纤维置于氨基有机硅防水处理剂中浸-扎处理，烘干，即得防水碳纤维复合材料。

步骤2)所述氨基有机硅防水处理剂的制备方法为：

将辛基三甲氧基硅烷、四乙烯基四甲氧基环四硅氧烷和硅烷偶联剂KH-602混合，加热反应，然后再加入硅酸四甲酯、二氨基二苯甲烷和十二烷基苯磺酸，加热反应，减压蒸馏脱除低沸物，再升温加热反应，即得氨基有机硅防水处理剂。

步骤1)所述电晕处理为在6-10kV条件下处理5-8s。

进一步的，步骤1)中电晕处理在氧气和氮气混合气体条件下进行，氧气和氮气的体积比为2:8。

步骤2)中第一次加热反应为：90-120℃条件下反应3-4h；

步骤2)中第二次加热反应为：100-120℃反应4-8h；

步骤2)中所述再升温加热反应是指加热升温至145-150℃反应1-2h。

步骤2)中辛基三甲氧基硅烷、四乙烯基四甲氧基环四硅氧烷、硅烷偶联剂KH-602、硅酸四甲酯、二氨基二苯甲烷和十二烷基苯磺酸的摩尔比为：1:2-3:2-4:2-3：0.01-0.2：0.005-0.01。

步骤2)中浸-扎处理中浸渍料液比1:5-8。

步骤2)中所述浸-扎处理具体为,浸渍5-8s，二浸二轧,轧余率55-70％。

步骤2)中所述烘干是指160-165℃烘干2-4min。

所述碳纤维优选自聚丙烯腈基碳纤维。

本发明提供的一种防水碳纤维复合材料，采用上述方法制备得到。