[发明专利]一种抗氧化耐高温的碳纤维复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种抗氧化耐高温的碳纤维复合材料，是由混合凝胶高温裂解制得，其特征在于：

所述混合凝胶是由混合液保温交联固化制得；

所述混合液是由硼酸和甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷以及无水乙醇、预处理碳纤维反应制得；

所述预处理碳纤维是由滤渣高温碳化制得；

所述滤渣是由粘胶基碳纤维、多巴胺溶液、硝酸铜溶液混合反应后过滤得到的。

2.一种抗氧化耐高温的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

(1)浸渍滤渣的制备：

将粘胶基碳纤维切成短切纤维，将短切纤维和多巴胺溶液混合后浸渍，浸渍后过滤，得到浸渍滤渣；

(2)滤渣的制备：

将浸渍滤渣和硝酸铜溶液混合后，振荡浸渍，过滤分离得到滤渣；

(3)预处理碳纤维的制备：

将上述得到滤渣碳化得到预处理碳纤维；

(4)混合液的制备：

将硼酸和甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷以及无水乙醇混合后得到硅烷混合液，将得到硅烷混合液和上述得到的预处理碳纤维混合，得到混合液；

(5)混合凝胶的制备：

将上述得到的混合液交联固化得到混合凝胶；

(6)抗氧化耐高温的碳纤维复合材料的制备：

将上述得到混合凝胶保温裂解处理后，即得抗氧化耐高温的碳纤维复合材料。

3.根据权利要求2所述的一种抗氧化耐高温的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

(1)浸渍滤渣的制备：

将粘胶基碳纤维切成短切纤维，将短切纤维和多巴胺溶液混合后放置在摇床上振荡浸渍，振荡浸渍结束后过滤分离得到浸渍滤渣；

(2)滤渣的制备：

将上述浸渍滤渣和硝酸铜溶液混合后，放入超声震荡仪中，超声振荡浸渍后，过滤分离得到滤渣；

(3)预处理碳纤维的制备：

将上述得到滤渣装入真空管式炉中，在氮气保护下，程序升温，碳化得到预处理碳纤维；

(4)混合液的制备：

将硼酸和甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷以及无水乙醇混合后得到硅烷混合液，将得到硅烷混合液和上述得到的预处理碳纤维，得到混合液；

(5)混合凝胶的制备：

将上述得到的混合液放入烘箱中，保温静置，交联固化得到混合凝胶；

(6)抗氧化耐高温的碳纤维复合材料的制备：

将上述得到混合凝胶置于真空管式炉中，通入氩气直至置换出真空管式炉中所有空气，并程序升温，保温裂解处理后，出料，即得抗氧化耐高温的碳纤维复合材料。

4.根据权利要求2或3中所述的一种抗氧化耐高温的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于：

步骤(1)中所述短切纤维的长度为0.3～3.0mm，多巴胺溶液的浓度为0.1mg/L，短切纤维和多巴胺溶液的质量比为1:10，放置在摇床上振荡浸渍的时间为30～40min。

5.根据权利要求2或3中所述的一种抗氧化耐高温的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于：

步骤(2)中所述的浸渍滤渣和质量分数为30％的硝酸铜溶液的质量比为1:8，超声振荡浸渍的频率为30～40kHz，超声振荡浸渍的时间为1～2h。

6.根据权利要求2或3中所述的一种抗氧化耐高温的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于：

步骤(3)中所述的碳化程序升温的过程为先以5℃/min的升温速率程序升温至300℃，再以2℃/min的升温速率程序升温至1000℃。

7.根据权利要求2或3中所述的一种抗氧化耐高温的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于：

步骤(4)中所述的硼酸和甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷以及无水乙醇的质量比为1:4:1:20，硅烷混合液和预处理碳纤维的质量比为5:1。

8.根据权利要求2或3中所述的一种抗氧化耐高温的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于：

步骤(5)中所述的保温静置的温度为60～70℃，保温静置的时间为5～7天。

9.根据权利要求2或3中所述的一种抗氧化耐高温的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于：

步骤(6)中所述的程序升温的过程为以10℃/min的升温速率程序升温至1200℃，保温裂解处理的时间为1～2h。