[發明專利]一種碳纖維表面處理的方法

無效

• 申請號: 201210481067.2
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN103835117A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 余超;李鵬程;於婷;付江江
• 申請（專利權）人: 浙江昱輝碳纖維材料有限公司
• 主分類號: D06M10/06
• 分類號: D06M10/06;D06M10/10;D06M101/40
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵;李玉秋

技術領域

本發明屬于材料改性技術領域，尤其涉及一種碳纖維表面處理的方法。

背景技術

碳纖維是含碳量大于90%的纖維狀碳材料，其具有高拉伸強度、高拉伸模量、低密度、耐高溫、抗燒蝕、抗腐蝕、高導電和熱導、低熱膨脹自潤滑與生物相容性好等優良性能，是理想的耐燒蝕、結構和功能性復合材料組元。目前，碳纖維及其復合材料主要應用于宇航、航空、原子能等尖端科技工業以及體育器材的制造等方面。

作為一種新型高性能纖維，碳纖維纖維疊層制成的網胎與碳布經針刺形成的預制件均具有特殊的高溫力學及熱學性能，兩者均具有優異的高溫強度、耐磨損和耐高溫燒蝕等特性，因此被廣泛應用于高溫熱場材料中。但由于碳纖維自身易脆、易斷、剛性大、彈性模量小等特點，纖維之間勾結強力較差，導致后期生產加工不便，因此必須對其碳纖維進行表面處理改善其表面活性。

申請號為201010547718.4的中國專利公開了一種碳纖維復合針刺預制體及制備方法，其中碳纖維改性的方法為：將長度為40~50mm的碳纖維短絲噴灑水分，使短纖維的濕度保持在5%左右，之后加熱到30℃，保溫25h。采用此方法處理后的碳纖維短絲由于沒有經過水浴或化學處理改性，只是在碳纖維表面噴灑了一定的水分，因此，處理后的碳纖維表面仍含有大量膠質而粘連在一起，分散性和柔軟性均沒有得到很好的提高，影響后道成網和針刺效果，進而影響網胎的整體質量。

申請號為02138191.7的中國專利公開了一種可針刺無紡織物及準三維預制件，其采用纖維長度為50~100mm的聚丙烯腈基碳纖維，經蒸汽或化學改性處理、機械松散、梳理、針刺制成面密度為40~120g/m²的薄層網胎。用蒸汽或化學改性處理方法得到的碳纖維，纖維間離散性較差、易粘連成塊，影響后道開松、梳理效果，進而影響網胎的均勻性，給產品性能帶來很大的隱患。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種碳纖維表面處理的方法，該方法處理的碳纖維分散性較好。

本發明提供了一種碳纖維表面處理的方法，將碳纖維置于處理劑溶液中后進行超聲波處理，所述處理劑包含溶劑、強堿性化合物、硅油和/或改性硅油與化學處理劑。

優選的，所述碳纖維的長度為40~80mm。

優選的，所述超聲波處理的頻率為28~60KHz。

優選的，所述超聲波處理的溫度為20~80℃，時間為10~60min。

優選的，所述溶劑選自水、丙酮和乙醇中的一種或多種。

優選的，所述強堿性化合物為氫氧化鈉或氫氧化鉀。

優選的，所述化學處理劑為抗靜電整理劑或柔順劑。

優選的，所述碳纖維與處理劑溶液的質量比為（1:50）~（1∶100）。

優選的，所述溶劑、強堿性化合物、硅油和/或改性硅油與化學處理劑的質量比為（1~4):1:1:1。

優選的，所述處理劑的質量為處理劑溶液質量的1%~8%。

本發明提供了一種碳纖維表面處理的方法，將碳纖維置于處理劑溶液中后進行超聲波處理，所述處理劑包含溶劑、強堿性化合物、硅油和/或改性硅油與化學處理劑。與現有技術中采用蒸汽或化學改性處理碳纖維相比，本發明采用超聲波對碳纖維進行表面處理，首先，超聲波在液體中傳播可產生能量的激化和突發，利用瞬間沖擊力可擊散碳纖維，提高了碳纖維的可開松性，易使纖維之間呈單纖狀態，進而提高了成網均勻性和碳纖維熱場材料的熱力學穩定性；其次，瞬間沖力還可擊散表面雜質或削弱雜質與物體之間的吸附作用，促使雜質與物體間加速脫離，使處理后的碳纖維具有較好的柔軟性及抗靜電性，并改善了碳纖維的易脆特性。

實驗結果表明，本發明得到的處理后的碳纖維開松率可達90%以上。

具體實施方式

本發明提供了一種碳纖維表面處理的方法，該方法為：將碳纖維置于處理劑溶液中后進行超聲波處理，所述處理劑包含溶劑、強堿性化合物、硅油和/或改性硅油與化學處理劑。

其中，所述碳纖維的規格為本領域技術人員熟知的碳纖維的規格，并無特殊的限制，本發明中優選為3K、6K、12K、24K或48K。

所述碳纖維的長度為40~80mm，優選為40~70mm，更優選為40~60mm。所述碳纖維的來源可為市購，也可為將市購的連續碳纖維長絲進行切絲處理，得到本發明中長度為40~80mm的碳纖維。

所述處理劑中溶劑、強堿性化學物、硅油和/或改性硅油與化學處理劑的質量比為(1~4):1:1:1，優選為(1.5~3.5):1:1:1。