[发明专利]纤维素纳米晶改性多尺度杂化碳纤维及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种纤维素纳米晶改性多尺度杂化碳纤维的制备方法，其特征在于，包括步骤：

(1)对碳纤维表面进行氧化处理，得到表面氧化的碳纤维；

(2)将六氯环三磷腈接枝到所述的表面氧化的碳纤维表面，得到六氯环三磷腈接枝改性的碳纤维；

(3)将六氯环三磷腈与聚乙烯亚胺在六氯环三磷腈接枝改性的碳纤维表面进行原位聚合反应，得到表面带有正电荷的环基聚磷腈涂层改性碳纤维；

(4)将环基聚磷腈涂层改性碳纤维浸渍于纤维素纳米晶胶体溶液中，带负电荷的纤维素纳米晶通过静电吸附作用附着于聚磷腈涂层改性碳纤维表面，得到纤维素纳米晶改性多尺度杂化碳纤维。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的表面氧化的碳纤维与六氯环三磷腈的重量比为100:25～250；

所述聚乙烯亚胺的分子量范围为600～70000g/mol，聚乙烯亚胺与六氯环三磷腈的重量比为100:25～250。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的具体步骤包括：将六氯环三磷腈和表面氧化的碳纤维放入溶剂中形成混合液，再将缚酸剂加入混合液中，反应得到六氯环三磷腈接枝改性的碳纤维。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的六氯环三磷腈和缚酸剂的摩尔比为1:1～10；

所述的缚酸剂选自三乙胺、氢氧化钠、碳酸钾和碳酸钠中的一种或多种。

5.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)的反应在20～80℃恒温搅拌或者水浴超声条件下进行1～24小时。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的具体步骤包括：将聚乙烯亚胺加入到步骤(2)反应结束的混合液中，通过聚乙烯亚胺与六氯环三磷腈在碳纤维表面的原位聚合，将带有正电荷的环基聚磷腈涂层引入到碳纤维表面，得到表面带有正电荷的环基聚磷腈涂层改性碳纤维。

7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)的反应在20～80℃恒温搅拌或者水浴超声条件下进行1～24小时。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述纤维素纳米晶胶体溶液中，溶剂为水、乙醇、丙醇、乙酸乙酯中的至少一种，纤维素纳米晶的质量百分比为0.001～10％，所述纤维素纳米晶的粒径为1～200nm；

所述环基聚磷腈涂层改性碳纤维在纤维素纳米晶胶体溶液中的浸渍时间为0.5～60min。

9.根据权利要求1～8任一权利要求所述的制备方法制备得到的纤维素纳米晶改性多尺度杂化碳纤维。

10.根据权利要求9所述的纤维素纳米晶改性多尺度杂化碳纤维在制备复合材料中的应用。