[发明专利]以改性复合碳材增强强度与导热性的PBT复合材料及其制备方法

权利要求书

1.以改性复合碳材增强强度与导热性的PBT复合材料，其特征在于：所述改性复合碳材为碳纤维/石墨烯改性复合碳材，所述复合材料由下列重量份的材料制成：

2.根据权利要求1所述的以改性复合碳材增强强度与导热性的PBT复合材料，其特征在于：所述碳纤维/石墨烯改性复合碳材的制备过程如下：

首先，采用强氧化剂对去胶预处理碳纤维进行氧化处理得到氧化处理碳纤维；

其次，将氧化处理碳纤维置于无水乙醇中进行超声分散得到碳纤维悬浊液，并加入至POE-g-MAH的溶液中，同时加入引发剂并回流反应2-3h，经洗涤、干燥得到接枝处理碳纤维；

最后，将适量氧化石墨烯加入溶剂中得到分散均匀的石墨烯悬浮液，并加入适量的接枝处理碳纤维、引发剂进行氧化石墨烯二次接枝碳纤维，即得所述碳纤维/石墨烯改性复合碳材。

3.根据权利要求2所述的以改性复合碳材增强强度与导热性的PBT复合材料，其特征在于：制备所述碳纤维/石墨烯改性复合碳材的具体步骤如下：

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，经洗涤后于70℃干燥箱中干燥5h，得到去胶碳纤维，得到预处理碳纤维；

步骤2、碳纤维的氧化处理：将预处理碳纤维在80-110℃的强氧化剂中反应2-5h,待反应结束冷却后洗涤至pH值至6-7，于70℃干燥箱中干燥5h，得到氧化处理碳纤维；

步骤3、碳纤维的一次接枝处理：将10g氧化处理碳纤维和200-300ml的无水乙醇置于500ml的圆底烧瓶中，经超声分散30-40min后得到碳纤维悬浊液，随后将碳纤维悬浮液加入到含POE-g-MAH的溶液中，并加入0.06-1份引发剂，并在40-50℃下回流反应2-3h，经洗涤、干燥得到接枝处理碳纤维，备用；

步骤4、石墨烯的氧化处理：首先取100ml浓硫酸于反应瓶中，反应瓶内温度用冰水浴控制在4℃以内，然后将4g石墨粉和2g NaNO₃混合物在激烈搅拌下加入到浓硫酸中；再缓慢加入强氧化剂KMnO₄并控制体系温度在10℃以下，持续搅拌反应1h以完成低温插层反应；接着将上述反应瓶移至恒温水浴锅，体系的温度升至(36±2)℃，恒温持续搅拌30min以完成中温氧化反应；然后缓慢加入400-500ml去离子水，并在(96±2)℃中持续搅拌反应20-30min以完成高温水解；最后再加入60-100ml双氧水(30％)终止反应，趁热抽滤并用去离子水洗涤至中性得到氧化石墨烯；

步骤5、碳纤维的二次接枝处理：将适量氧化石墨烯加入丙酮溶液中，超声震荡45-60min，得到分散均匀的石墨烯悬浮液，然后将适量的接枝处理碳纤维、引发剂加入上述石墨烯悬浮液中，在85-100℃条件下反应12-14h后抽滤，将抽滤后的碳纤维经洗涤、抽滤，在60℃真空条件下烘干5h获得氧化石墨烯二次接枝碳纤维，即碳纤维/石墨烯改性复合碳材。

4.根据权利要求1-3任一所述的以改性复合碳材增强强度与导热性的PBT复合材料，其特征在于：所述碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维。

5.根据权利要求2或3所述的以改性复合碳材增强强度与导热性的PBT复合材料，其特征在于：

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。

6.根据权利要求1-3任一所述的以改性复合碳材增强强度与导热性的PBT复合材料，其特征在于：所述相容剂至少有一种选自乙烯辛烯接枝马来酸酐共聚物(POE-g-MAH)、乙烯辛烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(POE-g-GMA)、聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MAH)、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PE-g-GMA)、苯乙烯-马来酸酐二元共聚物(SMA)、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(SGMA)。