[发明专利]一种改性碳纤维、制备方法及应用

说明书

本发明属于电磁屏蔽技术领域，尤其涉及一种改性碳纤维、制备方法及应用。本发明提供的改性碳纤维按照以下步骤制备：a)将多巴胺改性碳纤维浸渍到含物质A的溶液中，得到物质A‑多巴胺改性碳纤维；b)在碱性条件下，将所述物质A‑多巴胺改性碳纤维与多巴胺改性填料在液相中混合反应，得到填料改性碳纤维；c)将所述填料改性碳纤维进行碳化处理，得到改性碳纤维。本发明解决了小尺度填料在改性材料中分散性差、易团聚的问题，提供的改性碳纤维中的填料分散均匀，电磁屏蔽性能优异；采用该改性碳纤维制成的树脂复合材料兼顾良好的电磁屏蔽性能和力学强度。

技术领域

本发明属于电磁屏蔽技术领域，尤其涉及一种改性碳纤维、制备方法及应用。

背景技术

碳纤维(CF)是由碳元素组成的一种特种纤维，具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。

近些年来，碳纤维增强树脂基复合材料在电磁屏蔽领域的应用越来越广泛，而为了提高碳纤维增强树脂基复合材料的市场竞争力，通常还会在复合材料中额外添加一定量的功能性填料，如吸波剂、增强填料等。目前，功能性填料一般都是直接加入到树脂基材中进行复合，但由于大多数功能性填料的尺度较小，易团聚，从而导致其在树脂基材中难以分散均匀，进而造成材料的电磁屏蔽性能不稳定，而且功能性填料在树脂基材中分散不均匀还容易导致复合材料力学性能的降低，严重影响其实际应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改性碳纤维、制备方法及应用。本发明提供的改性碳纤维解决了小尺度填料在改性材料中分散性差、易团聚的问题，该改性碳纤维中的填料分散均匀，电磁屏蔽性能优异；采用该改性碳纤维制成的树脂复合材料兼顾良好的电磁屏蔽性能和力学强度。

本发明提供了一种改性碳纤维，由多巴胺改性碳纤维依次与物质A和多巴胺改性填料混合反应后，再经碳化处理制成；

所述物质A为含有活性氨基的化合物和/或聚合物；

所述多巴胺改性填料包括多巴胺改性磁性颗粒和/或多巴胺改性碳纳米材料。

优选的，所述多巴胺改性磁性颗粒包括多巴胺改性四氧化三铁颗粒、多巴胺改性镍颗粒、多巴胺改性钴颗粒和多巴胺改性钴铁氧体颗粒中的一种或多种；

所述多巴胺改性碳纳米材料包括多巴胺改性碳纳米管和/或多巴胺改性石墨烯。

优选的，所述物质A包括脂肪胺、脂环胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺、聚酰胺-胺、聚丙烯酰胺中的一种或多种。

本发明提供了一种改性碳纤维的制备方法，包括以下步骤：

a)将多巴胺改性碳纤维浸渍到含物质A的溶液中进行化学反应，得到物质A-多巴胺改性碳纤维；

物质A为含有活性氨基的化合物或聚合物，所述物质A包括脂肪胺、脂环胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺、聚酰胺-胺、聚丙烯酰胺中的一种或多种；

b)在碱性条件下，将所述物质A-多巴胺改性碳纤维与多巴胺改性填料在液相中混合反应，得到物质B(多巴胺改性填料-物质A-多巴胺改性纤维)；

所述多巴胺改性填料包括多巴胺改性磁性颗粒和/或多巴胺改性碳纳米材料；

c)将所述物质B进行碳化处理，得到改性碳纤维。

优选的，所述多巴胺改性碳纤维按照以下步骤制备得到：

在碱性条件下，将碳纤维材料与多巴胺在液相中混合；一段时间后将碳纤维材料从液相中取出，干燥，得到多巴胺改性碳纤维；

所述多巴胺改性填料按照以下步骤制备得到：