[发明专利]一种通过开环加成反应在碳纤维表面接枝纳米二氧化硅的方法

摘要

一种通过开环加成反应在碳纤维表面接枝纳米二氧化硅的方法，它一种碳纤维表面改性的方法。本发明的目的是要解决现有碳纤维的热氧化性及界面强度低的问题。方法：一、碳纤维抽提处理；二、碳纤维氧化处理；三、碳纤维接枝KH550；四、改性纳米二氧化硅的制备；五、开环加成反应接枝纳米二氧化硅，得到表面接枝纳米SiO₂的碳纤维。本发明使用偶联剂之间的交叉反应法，在碳纤维和纳米SiO₂上分别接枝不同种类且可以互相反应的偶联剂，利用偶联剂反应所形成的化学键，将碳纤维和纳米SiO₂有机的结合在一起，消除之前单纯偶联剂接枝的缺点与不足，更好的提高碳纤维与树脂基的界面性能。本发明适用于碳纤维表面改性。

主权项

1.一种通过开环加成反应在碳纤维表面接枝纳米二氧化硅的方法，其特征在于该方法是按以下步骤完成的：/n一、碳纤维抽提处理：将碳纤维置于索氏抽提器中，再以丙酮为清洗剂加热回流清洗，取出碳纤维后再真空恒温烘干至恒重，得到抽提处理后的碳纤维；/n二、碳纤维氧化处理：/n①、将AgNO₃和K₂S₂O₃溶解到去离子水中，得到黑色混合溶液；/n②、将抽提处理后的碳纤维浸入到黑色混合溶液中，再加热反应至黑色混合溶液变为无色透明溶液，再将碳纤维取出后干燥，得到氧化处理的碳纤维；/n三、碳纤维接枝KH550：/n将硅烷偶联剂KH-550和无水乙醇混合均匀，得到硅烷偶联剂KH-550无水乙醇溶液；将氧化处理的碳纤维浸入到硅烷偶联剂KH-550无水乙醇溶液中，再在磁力搅拌下冷凝回流反应，再将碳纤维取出后使用无水乙醇清洗2～3次，再在真空恒温烘干箱内烘干至恒重，得到接枝KH550的碳纤维；/n步骤三中硅烷偶联剂KH-550与无水乙醇的体积比为5:95；/n四、改性纳米二氧化硅的制备：/n将SiO₂加入到无水乙醇中，再进行超声，得到均匀的悬浮液；向均匀的悬浮液中加入硅烷偶联剂KH-560，得到反应液；将反应液转移至油浴锅中，再在磁力搅拌下进行冷凝回流反应，得到反应产物；以无水乙醇为清洗剂对反应产物离心清洗，再放入恒温烘干箱内干燥，得到硅烷偶联剂KH-560改性的二氧化硅；/n步骤四中所述的均匀的悬浮液中SiO₂的质量分数4％～8％；/n步骤四中所述的反应液中硅烷偶联剂KH-560的质量分数为1％～3％；/n五、开环加成反应接枝纳米二氧化硅：/n首先将硅烷偶联剂KH-560改性的二氧化硅分散在无水乙醇中，然后进行超声，得到硅烷偶联剂KH-560改性的二氧化硅/无水乙醇混合液；将接枝KH550的碳纤维浸入到硅烷偶联剂KH-560改性的二氧化硅/无水乙醇混合液中，再进行冷凝回流反应，反应结束后，冷却至室温，再以无水乙醇为清洗剂对碳纤维超声洗涤，最后放入干燥箱中烘干至恒重，得到表面接枝纳米SiO₂的碳纤维；/n步骤五中所述的硅烷偶联剂KH-560改性的二氧化硅的质量与无水乙醇的体积比为(1g～3g):(30mL～90mL)。/n