[发明专利]一种碳纤维表面绿色接枝聚醚胺的方法

摘要

一种碳纤维表面绿色接枝聚醚胺的方法，它涉及一种碳纤维表面接枝的方法。本发明的目的是要解决现有碳纤维表面改性的方法负碳纤维本体强度的损失大和碳纤维复合材料的界面结合强度低的问题。方法：一、清洗；二、氧化；三、碳纤维的接枝处理，得到表面接枝聚醚胺的碳纤维，即完成一种碳纤维表面绿色接枝聚醚胺的方法。本发明制备的表面接枝聚醚胺的碳纤维的界面剪切强度由原丝的48.8MPa提高到76.6MPa～82.3MPa，提高大于57.4％。本发明制备的表面接枝聚醚胺的碳纤维的拉伸强度由3.80GPa提高到3.89GPa～3.92GPa，提高了2.4％～3.2％。本发明可获得一种碳纤维表面绿色接枝聚醚胺的方法。

主权项

1.一种碳纤维表面绿色接枝聚醚胺的方法，其特征在于该方法具体是按以下步骤完成的：一、清洗：①、将碳纤维放入装有丙酮的索氏提取器中，在温度为75℃～85℃的条件下使用丙酮清洗去除碳纤维表面的杂质，清洗时间为2h～8h，将清洗后的碳纤维取出，得到丙酮清洗后的碳纤维；②、将步骤一①得到的丙酮清洗后的碳纤维置于超临界装置中，在温度为350℃～370℃和压力为8MPa～14MPa的超临界丙酮‑水体系中浸泡20min～30min，得到去除环氧涂层后的碳纤维；步骤一②中所述的超临界丙酮‑水体系中丙酮与水的体积比为5:1；③、将步骤一②得到的去除环氧涂层后的碳纤维置于索氏提取器中，在温度为75℃～85℃的条件下使用丙酮清洗去除环氧涂层后的碳纤维，清洗时间为2h～4h；将清洗后的碳纤维取出，在温度为70℃～80℃的条件下干燥2h～4h，得到干燥清洗后碳纤维；二、氧化：①、将步骤一③得到的干燥清洗后碳纤维浸渍到过硫酸钾/硝酸银混合水溶液中，加热至60℃～80℃，再在温度为60℃～80℃的条件下恒温1h～2h，得到氧化后的碳纤维；所述的过硫酸钾/硝酸银混合水溶液中过硫酸钾的浓度为0.1mol/L～0.2mol/L；所述的过硫酸钾/硝酸银混合水溶液中硝酸银的浓度为0.0001mol/L～0.005mol/L；步骤二①中所述的干燥清洗后碳纤维的质量与过硫酸钾/硝酸银混合水溶液的体积比为0.1g:(10mL～12mL)；②、室温条件下将步骤二①得到的氧化后的碳纤维在蒸馏水中浸泡5min～10min，将经蒸馏水中浸泡后的碳纤维取出，弃除蒸馏水；所述的氧化后的碳纤维的质量与蒸馏水的体积比为(0.001g～0.006g):1mL；③、重复步骤二②3次～5次，得到蒸馏水清洗后的氧化碳纤维；④、将步骤二③得到的蒸馏水清洗后的氧化碳纤维在温度为70℃～80℃的条件下干燥2h～4h，得到干燥后的氧化碳纤维；⑤、将步骤二④得到的干燥后的氧化碳纤维置于装有无水乙醇的索氏提取器中，在温度为90℃～100℃的条件下使用无水乙醇清洗氧化碳纤维，清洗时间为2h～4h，得到无水乙醇清洗的氧化的碳纤维；⑥、将步骤二⑤得到的无水乙醇清洗的氧化的碳纤维在温度为70℃～80℃的条件下干燥2h～4h，得到干燥的氧化碳纤维；三、碳纤维的接枝处理：①、将N,N'‑二环己基碳二亚胺和聚醚胺加入到二甲基甲酰胺中，再搅拌至均匀，得到聚醚胺溶液；步骤三中所述的N,N'‑二环己基碳二亚胺的质量与二甲基甲酰胺的体积比为(0.2g～0.4g):(100mL～200mL)；步骤三中所述的聚醚胺的质量与二甲基甲酰胺的体积比为(0.2g～0.4g):(100mL～200mL)；②、将干燥的氧化碳纤维浸入到聚醚胺溶液中，再在温度为160℃～170℃下加热回流18h～24h，再将碳纤维取出，使用无水乙醇清洗3次～5次，再在温度为70℃～80℃下真空干燥18h～24h，得到表面接枝聚醚胺的碳纤维，即完成一种碳纤维表面绿色接枝聚醚胺的方法；步骤三②中所述的干燥的氧化碳纤维的质量与聚醚胺溶液的体积比为(0.3g～0.6g):(100mL～200mL)。