[发明专利]改性碳纤维、制备方法及电致界面改性的碳纤维增强树脂基复合材料

权利要求书

1.一种改性碳纤维，其特征在于，该改性碳纤维的表面附着纳米壳聚糖颗粒，是通过将单向碳纤维浸泡在纳米壳聚糖的水包油或油包水乳液中，经超声处理、干燥后，再采用界面电致改性方法进行处理后得到；或，将纳米壳聚糖的水包油或油包水乳液制成纳米壳聚糖粉末，再采用静电吸附的方法将纳米壳聚糖粉末吸附在碳纤维的表面。

2.根据权利要求1所述的改性碳纤维，其特征在于，所述界面电致改性方法为：首先将表面吸附纳米壳聚糖颗粒的碳纤维加载50-200KPa的预紧力，并在碳纤维上通1.1-2.2KV的脉冲电流，持续时间1.5-5.4s，所述脉冲电流其波形方程满足以下表达式：

式中，U为交流电电压有效值，单位：v；f为交流电频率，单位：Hz。

3.一种电致界面改性碳纤维的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1、将单向碳纤维浸泡在的纳米壳聚糖的水包油或油包水乳液中，在20-35℃温度下超声处理120-240min，之后将碳纤维在35-60℃真空环境中干燥210-420min；

步骤S2、采用界面电致改性方法进行处理，得到表面附着纳米壳聚糖颗粒的电致界面改性碳纤维。

4.根据权利要求3所述的一种电致界面改性碳纤维的制备方法，其特征在于，所述纳米壳聚糖的水包油乳液的制备方法包括以下步骤：

(1)将壳聚糖通过机械搅拌器经搅拌溶解于稀酸溶液中，得到壳聚糖溶液；

(2)将表面活性剂Tween60加入步骤(1)的壳聚糖溶液中，搅拌混匀；

(3)先将大豆油与乳化剂Span60在48-62℃温度下进行搅拌混合1.5-3h后，冷却至环境温度，再将混合后的溶液缓慢滴入步骤(2)的壳聚糖溶液中，滴入的过程中时刻进行搅拌，促进混合均匀；

(4)在超声条件下向步骤(3)的壳聚糖乳液中缓慢加入三聚磷酸钠溶液，在38-62℃的温度下保温1.5-4h，得到纳米壳聚糖水包油乳液。

5.根据权利要求3所述的一种电致界面改性碳纤维的制备方法，其特征在于，步骤S2所述的界面电致改性方法为：首先将表面吸附纳米壳聚糖颗粒的碳纤维加载50-200KPa的预紧力，并在碳纤维上通1.1-2.2KV的脉冲电流，持续时间1.5-5.4s，所述脉冲电流其波形方程满足以下表达式：

式中，U为交流电电压有效值，单位：v；f为交流电频率，单位：Hz。

6.根据权利要求4所述的一种电致界面改性碳纤维的制备方法，其特征在于，制备纳米壳聚糖的水包油乳液时，所述步骤(1)中搅拌环境温度控制在25-30℃，机械搅拌器速度控制在800-1400r/min，搅拌时间为8-14h；所述步骤(2)中搅拌环境温度控制在25-30℃，搅拌速度控制1000-1500r/min；所述步骤(3)中大豆油与Span60混合时的搅拌速度为750-1000r/min，大豆油与壳聚糖混合后的溶液以0.1-0.3ml/s的速度加入到壳聚糖溶液中；所述步骤(4)中超声功率为450-1200w，频率为20-24KHZ；所述步骤(5)中超声功率为450-1200w，频率为28-30KHZ。

7.根据权利要求4所述的一种电致界面改性碳纤维的制备方法，其特征在于，制备纳米壳聚糖的水包油乳液时，步骤(1)所述的稀酸溶液为稀硫酸、稀盐酸、稀硝酸、乙酸中的任意一种，稀酸溶液浓度为1-10wt％，且所述壳聚糖与碳纤维的质量比为1:55-95，最终制成的壳聚糖溶液浓度为15-35wt％；步骤(2)中Tween60与壳聚糖溶液的质量比为1:1-3；步骤(3)中每克壳聚糖所用大豆油的体积为10-20ml，Span60与壳聚糖的质量比为1:100-240；步骤(4)中三聚磷酸钠溶液的的质量浓度为0.5-1.5w/v％，每克壳聚糖所用三聚磷酸钠溶液的体积为40-60ml。