[發明專利]48K及以上大絲束碳纖維表面連續電沉積過渡金屬的裝置與方法

無效

• 申請號: 201110092098.4
• 申請日: 2011-04-13
• 公開（公告）號: CN102220689A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 萬怡灶;李群英;羅紅林
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: D06M11/83
• 分類號: D06M11/83;D06M101/40
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

1.一種48K及以上大絲束碳纖維表面電沉積過渡金屬的方法，其特征在于包括的主要步驟為從碳纖維絲束料卷里抽出碳纖維束，依次進入去膠爐、除油槽、兩級清潔槽、帶有纖維機械式超聲裝置的金屬電沉積槽和三級清洗槽，具體步驟為：

1)碳纖維的除膠處理：碳纖維在溫度為600-660℃的去膠爐的爐膛中保持90-120秒；

2)除膠后的碳纖維要經過除油和清洗處理：采用化學除油法，即碳纖維經過配有OP乳化劑的除油槽，濃度為0.1～1.2g/L，然后直接用水清洗；

3)碳纖維表面電沉積：經上述表面除膠和表面清潔的大絲束碳纖維，在過渡金屬的可溶性的鹽組成的包括微量添加劑的電沉積溶液中進行電沉積；

5)金屬化碳纖維的清洗：采用三級清洗槽逐級清洗的方法，對電沉積過渡族金屬后的大絲束碳纖維進行徹底清洗。

2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述的機械式超聲裝置主要包括機械式超聲波發生器電源及音頻縱波振子組成。

3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于電沉積工藝條件：電流密度18～44mA/dm²，纖維在鍍槽中前進速度為50mm/min，溫度為28～35℃。

4.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述的過渡金屬包括銅、鎳、鋅、錫、銀、金或鉻中的任何一種。

5.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述的添加劑為：十二烷基磺酸鈉或OP系列乳化劑、二乙基己基硫酸鈉、正辛基硫酸鈉或磺基丁二酸二乙酯鈉鹽，吡啶-2-羥基丙磺酸內鹽或1-(3-磺丙基)吡啶內鹽中的至少一種。

6.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述的大絲束連續碳纖維包括48K及以上聚丙烯腈基大絲束連續碳纖維、瀝青或48K及以上粘膠基大絲束連續碳纖維；所述的大絲束連續碳纖維的直徑為6～10微米。

7.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述的過渡金屬是銅，碳纖維表面電沉積銅的溶液是堿性硫酸銅溶液，溶液配方如下：

CuSO₄·5H₂O??????30～50g/L

C₄H₄O₆KNa·4H₂O??10～15g/L

NaOH???????20～25g/L

C₆H₈O₇?????25～35g/L

KNO₃???????5～15g/L

其它添加劑?微量

pH?9～10。

8.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述的過渡金屬是鎳，碳纖維表面電沉積鎳的溶液是酸性硫酸鎳溶液，溶液配方如下：

NiSO₄·6H₂O??180～250g/L

NaCl?????????8～12g/L

H₃BO₃????????30～35g/L

Na₂SO₄???????20～30g/L

MgSO₄????????30～40g/L

其它添加劑微量

pH?5～6。

9.權利要求1所述的大絲束碳纖維表面電沉積過渡金屬的方法的裝置，其特征在于主要包括：

退線架、去膠爐、除油槽、兩級清洗槽、循環過濾泵、直流電源、金屬沉積槽、機械式超聲裝置、鏈傳動裝置、三級清洗槽、干燥箱和收卷機，沿碳纖維束運行方向從左道右依次排列，機械式超聲裝置位于金屬沉積槽的底部；

退線架：用于纖維傳遞；

去膠爐：用于對碳纖維進行除膠處理；

除油槽：用于去除碳纖維表面的油性污染物；

兩級清洗槽：采用階梯式結構，用于清洗碳纖維表面的除油劑；

循環過濾泵：用于過濾鍍液中斷落的碳纖維及大顆粒雜質；

直流電源：用于碳纖維金屬沉積過程中的穩定電流；

鏈傳動裝置：由無級調速電機提供的鏈傳動機構，用于帶動碳纖維束移動；

金屬沉積槽：用于盛放電鍍溶液，機械式超聲裝置用于液體攪拌，超聲功率500W

三級清洗槽：采用階梯式結構，用于清洗碳纖維表面的金屬沉積液體；

干燥箱由溫度可控的烘箱構成，用于對電鍍完成的纖維束進行烘干；

收卷機：用于金屬沉積碳纖維的收集。