[发明专利]一种改性碳纤维及其制备方法、改性碳纤维增强铝基复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种改性碳纤维及其制备方法、改性碳纤维增强铝基复合材料及其制备方法。采用本发明的方法制备的改性碳纤维其表面镀层均匀，且碳纤维与镀层间的结合强度高，有利于提高碳纤维增强铝基复合材料的综合性能。此外，与传统的敏化、活化两步法工艺流程相比，本发明采用一步法胶体钯活化工艺大幅度降低了活化工艺所需温度，极大地缩短了活化工艺所需时间，从而显著提升了化学镀工艺的效率。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种改性碳纤维及其制备方法、改性碳纤维增强铝基复合材料及其制备方法。

背景技术

碳纤维增强铝基复合材料具有高比强度、高比模量、低热膨胀系数、耐腐蚀和抗热老化等优良的综合性能，作为传统复合材料的有力竞争者和替代者而备受国内外研究者重视。

但碳纤维与铝基体之间的润湿性较差，导致碳纤维与铝基体的界面结合强度较低。为了改善碳纤维与铝基体之间的润湿性，人们通常对碳纤维表面进行金属化学镀改性。传统的化学镀改性过程包括：去胶、除油、粗化、敏化、活化和沉积，但该方法获得的镀层不均匀且镀层与碳纤维粘结强度低，影响碳纤维增强铝基复合材料的综合力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性碳纤维及其制备方法、改性碳纤维增强铝基复合材料及其制备方法，采用本发明的方法对碳纤维进行表面金属化学镀改性，得到的改性碳纤维其表面的金属镀层均匀，且碳纤维与金属镀层间的结合强度高，有利于提高碳纤维增强铝基复合材料的综合性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种改性碳纤维的制备方法，包括以下步骤：

对碳纤维依次进行去胶和除油，得到除油碳纤维；

将所述除油碳纤维与粗化液混合后进行粗化处理，得到粗化碳纤维；所述粗化液包括：浓硝酸180～220mL/L、浓硫酸180～220mL/L和余量的水；

将所述粗化碳纤维与胶体钯活化液混合，进行活化，得到活化碳纤维；所述胶体钯活化液的制备原料包括：氯化钯0.3～0.7g/L、氯化亚锡30～40g/L、浓盐酸40～60mL/L、氯化钠150～200g/L、金属锡5～15g/L和余量的水；

将所述活化碳纤维与解胶液混合，进行解胶，得到解胶碳纤维；

将所述解胶碳纤维浸没到金属沉积液中，进行金属沉积，得到改性碳纤维。

优选的，所述粗化处理的温度为30～50℃，时间为10～20min；所述粗化处理在超声条件下进行。

优选的，所述活化的温度为20～28℃，时间为3～8min。

优选的，所述金属沉积液包括：硫酸镍15～25g/L、次亚磷酸钠15～25g/L、乳酸15～25mL/L和余量的水，所述金属沉积液的pH值为3.5～4.5。

优选的，所述金属沉积的温度为50～70℃，时间为20～40min。

优选的，所述解胶液包括：浓盐酸80～120mL/L和余量的水。

本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的改性碳纤维；所述改性碳纤维包括碳纤维和附着于碳纤维表面的金属镀层。

本发明提供了一种改性碳纤维增强铝基复合材料，包括上述方案所述的改性碳纤维和铝合金基体；所述铝合金基体将改性碳纤维包裹。

优选的，所述改性碳纤维增强铝基复合材料中改性碳纤维的体积百分含量为1～5％。

本发明提供了上述方案所述改性碳纤维增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将铝合金背板进行预热，得到预热背板；