[发明专利]一种改性碳纤维的制备方法与一种抗静电性复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种改性碳纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)碳纤维的预处理：将碳纤维在35-40℃的溶剂中浸泡20-24h，再用洗涤剂反复洗涤多次，于70℃干燥箱中干燥5h，得到预处理后的碳纤维；

(2)碳纤维的氧化处理：将预处理后的碳纤维在80-110℃的强氧化剂中反应2-5h,待反应结束冷却后用洗涤剂反复洗涤多次至pH值至6-7，于70℃干燥箱中干燥5h，得到氧化处理的碳纤维；

(3)碳纤维的接枝处理：将10g氧化处理后的碳纤维和200-300ml的无水乙醇经分散处理得到碳纤维悬浊液，随后将碳纤维悬浮液加入到接枝物的溶液中，加入0.05-0.1份引发剂，并在40-50℃下回流反应2-3h，处理后用洗涤剂反复洗涤，于70℃干燥箱中干燥5h，得到接枝处理的碳纤维，即改性碳纤维。

2.根据权利要求1所述的改性碳纤维的制备方法，其特征在于：所述碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维。

3.根据权利要求1所述的改性碳纤维的制备方法，其特征在于：所述洗涤剂为去离子水、蒸馏水、无水乙醇中的一种，所述强氧化剂为硫酸、硝酸、次氯酸、高锰酸钾中的一种或多种以任意混合比混合而成，所述溶剂为丙酮、甲苯、二甲苯中的一种或多种以任意混合比混合而成，所述引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮的一种或多种以任意混合比混合而成。

4.根据权利要求1所述的改性碳纤维的制备方法，其特征在于：所述接枝物为苯乙烯-马来酸酐二元共聚物。

5.一种抗静电性复合材料，其特征在于：所述抗静电性复合材料使用有如权利要求1-4任一所述的制备方法得到的改性碳纤维，并由下列的重量份原料制成：

6.根据权利要求5所述的抗静电性复合材料，其特征在于：所述相容剂选自乙烯辛烯接枝马来酸酐共聚物、乙烯辛烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚乙烯接枝马来酸酐、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-马来酸酐二元共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中的其中至少一种。

7.根据权利要求5所述的抗静电性复合材料，其特征在于：所述抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(壬基苯基)亚磷酸酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、2,5-二特丁基对苯二酚中的其中至少一种。

8.根据权利要求5所述的抗静电性复合材料，其特征在于：所述润滑剂至少有一种选自天然石蜡、聚乙烯蜡、液体石蜡(白油)、微晶石。

9.一种制备抗静电性复合材料的方法，包括如下步骤：

步骤1、碳纤维的预处理：将碳纤维在35-40℃的丙酮中浸泡20-24h，再用去离子水或蒸馏水反复洗涤多次，于70℃干燥箱中干燥5h，得到预处理后的碳纤维；

步骤2、碳纤维的氧化处理：将预处理后的碳纤维在80-110℃的强氧化剂中反应2-5h,待反应结束冷却后用去离子水或蒸馏水反复洗涤多次至pH值至6-7，于70℃干燥箱中干燥5h，得到氧化处理的碳纤维；

步骤3、碳纤维的接枝处理：将10g氧化处理后的碳纤维和200-300ml的无水乙醇置于500mL的圆底烧瓶中，将其置于功率为100W的超声波清洗器中超声分散30-40min后得到碳纤维悬浊液，随后将碳纤维悬浮液加入到苯乙烯-马来酸酐二元共聚物的溶液中，加入0.05-0.1份引发剂，并在40-50℃下回流反应2-3h，处理后用无水乙醇或蒸馏水或去离子水反复洗涤，于70℃干燥箱中干燥5h，得到接枝处理的碳纤维，即改性碳纤维，备用；

步骤4、将PBT、ABS、改性碳纤维和相容剂分别真空干燥，将干燥后的PBT、ABS、改性碳纤维、相容剂、抗氧剂、润滑剂按照上述重量份比配比准确称量，然后将称量后的各组分置于高速混合机中混合均匀，得到混合料；

步骤5、将上述配置好的混合料加入转矩流变仪中，熔融混合温度为250℃，转子转速为50r/min，熔融混合时间约为10min，将共混后得到的PBT/ABS/改性碳纤维用平板硫化机热压成型，热压温度为255℃，熔融5-7min，热压10min，保温15min，得到复合材料。