[发明专利]一种基于一维纳米材料凹凸结构改性碳纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种基于一维纳米材料凹凸结构改性碳纤维的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)碳纤维表面去剂处理；将碳纤维丝束置于丙酮溶液中冷凝回流，然后用去离子水清洗干净，真空干燥备用；

2)配制一维纳米材料分散液；将一维纳米材料分散在水或有机溶剂中，搅拌使其分散均匀，得到质量分数为0.01％～5％的一维纳米材料分散液；

3)碳纤维表面凹凸结构改性处理；将步骤1)处理得到的碳纤维丝束均匀铺放在滤膜上，在碳纤维丝束上沿垂直于碳纤维轴向的方向放置具有周期性均匀间隙的模具，真空抽滤一维纳米材料分散液使其沉积在碳纤维丝束表面；然后取出模具，将碳纤维丝束翻转180°，沿垂直于碳纤维轴向的方向具有周期性均匀间隙的模具，再真空抽滤一维纳米材料分散液使其沉积在碳纤维丝束另一表面，真空干燥后得到基于一维纳米材料凹凸结构改性的碳纤维。

2.根据权利要求1所述的一维纳米材料凹凸结构改性碳纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的碳纤维为长碳纤维。

3.根据权利要求1所述的基于一维纳米材料凹凸结构改性碳纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中冷凝回流温度为80～100℃，时间为12～48h。

4.根据权利要求1所述的基于一维纳米材料凹凸结构改性碳纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中一维纳米材料选自纳米管、纳米线或晶须中的一种，且其长径比＞10，直径为1～120nm。

5.根据权利要求3所述的基于一维纳米材料凹凸结构改性碳纤维的制备方法，其特征在于：所述纳米管为碳纳米管；所述纳米线为纳米纤维素、氧化锌纳米线或二氧化钛纳米线；所述晶须为二氧化硅晶须。

6.根据权利要求1所述的基于一维纳米材料凹凸结构改性碳纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的有机溶剂为丙酮、乙醇、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二氯甲烷、二甲苯、苯酚或醋酸乙酯。

7.根据权利要求1所述的基于一维纳米材料凹凸结构改性碳纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的搅拌为磁力搅拌，搅拌转速为200～800rpm/min，搅拌时间为30～120min。

8.根据权利要求1所述的基于一维纳米材料凹凸结构改性碳纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中模具间隙的宽度为10～500μm，模具间隙宽度＞一维纳米材料的长度，模具间隙间隔10～500μm。

9.根据权利要求1所述的基于一维纳米材料凹凸结构改性碳纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤3)真空抽滤按一维纳米材料分散液体积(ml):滤膜直径(cm)＝(0.1～8):1。

10.根据权利要求1所述的制备方法制得的基于一维纳米材料凹凸结构改性碳纤维，其特征在于：所述的基于一维纳米材料凹凸结构改性的碳纤维以碳纤维表面作为基准面，凸区高度为1nm～5μm；凹区的高度＜凸区高度的1/2，其高度为0～2.5μm。