[发明专利]一种高性能碳纤维石墨烯制备工艺

说明书

本发明公开了一种高性能碳纤维石墨烯制备工艺，该高性能碳纤维石墨烯制备工艺中改性碳纤维可作为支撑骨架有效避免改性石墨烯的过度堆叠，使得改性石墨烯均匀地包覆了改性碳纤维表面并填充了改性碳纤维之间的空隙，形成连续且紧密的互连结构，经高温石墨化处理后形成了完整高效的导电通路，从而赋予了该高性能碳纤维石墨烯优异的导电性能，而且液晶相沥青是一种易石墨化，碳化处理后孔隙率低，在达到软化点后展现出流动性和黏性，转变为流延态后渗透到改性石墨烯与改性碳纤维之间的间隙，作为黏接剂的提高改性石墨烯、改性碳纤维之间结合强度，同时提高了得到的高性能碳纤维石墨烯力学性能。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种高性能碳纤维石墨烯制备工艺。

背景技术

目前，随着电子产品的轻薄化、柔性化以及高集成化发展，对储能设备的柔性以及电子器件的散热性能提出了更高的要求，石墨烯自2004年被发现以来，因其优异的电学、热学、机械性能，引起了人们极大的研究兴趣，作为一种基础材料，石墨烯已经被广泛应用于储能器件(如超级电容器、电池等)的电极材料、高散热性能的散热设备等领域。

但是，随着科技的发展，现有的石墨烯在导电性和导热性方面仍然需要继续提升以至于符合更高的要求，因此本发明提出一种高性能碳纤维石墨烯制备工艺用于制得高性能碳纤维石墨烯。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供了一种高性能碳纤维石墨烯制备工艺：通过将液晶相沥青粉末加入至甲苯中，在转速为200-300r/min的条件下搅拌1-2h，然后加入改性碳纤维继续搅拌30-50min，得到悬浮液，将悬浮液放置于抽滤装置中抽滤形成碳纤维薄膜，然后将该抽滤装置以及抽滤装置中的碳纤维薄膜放置于室温下自然干燥6-8h，然后向该抽滤装置中加入改性氧化石墨烯溶液继续真空抽滤，将抽滤所得产物放置于烘箱中，在温度为60℃的条件下使其完全干燥，得到复合薄膜，将复合薄膜置于两片陶瓷片之间，放置于石英管中在氩气的保护下升温至280℃保温30-40min，然后以4-6℃/min的升温速率继续升温至900℃并保温2-3h，最后以6-8℃/min的升温速率继续升温至2300℃并保温2-3h，得到该高性能碳纤维石墨烯，解决了现有的石墨烯在导电性和导热性方面不够高的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高性能碳纤维石墨烯制备工艺，包括以下步骤：

步骤一：将液晶相沥青粉末加入至甲苯中，在转速为200-300r/min的条件下搅拌1-2h，然后加入改性碳纤维继续搅拌30-50min，得到悬浮液；

步骤二：将悬浮液放置于抽滤装置中抽滤形成碳纤维薄膜，然后将该抽滤装置以及抽滤装置中的碳纤维薄膜放置于室温下自然干燥6-8h，然后向该抽滤装置中加入改性氧化石墨烯溶液继续真空抽滤，将抽滤所得产物放置于烘箱中，在温度为60℃的条件下使其完全干燥，得到复合薄膜；

步骤三：将复合薄膜置于两片陶瓷片之间，放置于石英管中在氩气的保护下升温至280℃保温30-40min，然后以4-6℃/min的升温速率继续升温至900℃并保温2-3h，最后以6-8℃/min的升温速率继续升温至2300℃并保温2-3h，得到该高性能碳纤维石墨烯。

作为本发明进一步的方案：所述液晶相沥青粉末、甲苯、改性碳纤维、改性氧化石墨烯溶液的用量比为5mg：50mL：60mg：10mL。

作为本发明进一步的方案：所述改性碳纤维的制备方法如下：

S31：将碳纤维置于索氏提取器中，加入丙酮淹没碳纤维，加热至丙酮沸腾并回流36-48h，得到纯化碳纤维；