[發明專利]一種碳纖維表面復合涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201310017443.7
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103031724A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 黎俊;黃玉東;胡幀;宋元軍;劉麗
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: D06M15/41
• 分類號: D06M15/41;D06M11/74;D06M11/79;D06M11/46;D06M15/643;D06M11/49;D06M11/83;D06M10/10;D06M10/06;C08K9/04;C08K9/02;C08K9/06;C08K7/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高會會

1.一種碳纖維表面復合涂層的制備方法，其特征在于碳纖維表面復合涂層的制備方法是按以下步驟完成的：一、碳纖維的預處理：首先對碳纖維進行纖維表面的預處理，預處理1min~120min，取出后得到表面預處理的碳纖維，采用去離子水對表面預處理的碳纖維進行洗滌，洗滌1min~120min，然后將洗滌后表面預處理的碳纖維置于烘箱中，在溫度為90℃~500℃下烘干1min~60min，即完成碳纖維的預處理，得到預處理碳纖維；二、涂覆：將預處理碳纖維放入酚醛樹脂漿料中浸泡，浸泡1min~300min，取出后即得到表面涂覆酚醛樹脂預聚物的碳纖維；三、固化：在壓力0.1MPa~100MPa和溫度為40℃~400℃下對步驟二得到的表面涂覆酚醛樹脂預聚物的碳纖維進行固化處理，固化處理1min~300min，即得到表面涂覆體型酚醛樹脂的碳纖維；四、炭化：對步驟三得到的表面涂覆體型酚醛樹脂的碳纖維進行炭化處理，即得到微孔全碳涂層的碳纖維；五、涂層官能團化：將步驟四得到的微孔全碳涂層的碳纖維浸入處理液中，并在壓力為0.1MPa~100MPa和溫度為0℃~400℃下反應1min~300min，即得到碳纖維表面復合涂層。

2.根據權利要求1所述的一種碳纖維表面復合涂層的制備方法，其特征在于步驟一中所述的預處理液為酸處理、等離子體處理或伽馬射線處理。

3.根據權利要求1所述的一種碳纖維表面復合涂層的制備方法，其特征在于步驟二中所述的酚醛樹脂漿料的制備方法如下：首先按重量份數稱取100份的酚類化合物、90~250份的醛類化合物、0.1~10份的催化劑和1~300份的去離子水，然后放入聚合反應釜中進行混合，混勻后在溫度20℃~200℃下反應1min~600min，即得到酚醛樹脂漿料。

4.根據權利要求3所述的一種碳纖維表面復合涂層的制備方法，其特征在于所述的酚類化合物為苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對甲酚、鄰氯苯酚、對氯苯酚、1-萘酚、對氨基酚和鄰氨基酚中的一種或其中幾種的混合物。

5.根據權利要求3所述的一種碳纖維表面復合涂層的制備方法，其特征在于所述的醛類化合物為甲醛、正丙醛、異丁醛、乙醛、鄰苯二甲醛、肉桂醛、乙二醛、苯甲醛、鄰氯苯甲醛和福爾馬林中的一種或其中幾種的混合物。

6.根據權利要求3所述的一種碳纖維表面復合涂層的制備方法，其特征在于所述的催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水和氫氧化鋰中的一種或其中幾種的混合物。

7.根據權利要求1所述的一種碳纖維表面復合涂層的制備方法，其特征在于步驟二中所述的酚醛樹脂漿料濃度為0.001wt%~70wt%。

8.根據權利要求1所述的一種碳纖維表面復合涂層的制備方法，其特征在于步驟四中所述的炭化處理具體操作過程如下：首先將步驟三得到的表面涂覆體型酚醛樹脂的碳纖維放入炭化爐中，然后在1min~1200min內完成從20℃升溫至1600℃，升溫至1600℃即完成表面涂覆體型酚醛樹脂的碳纖維的炭化處理，得到微孔全碳涂層的碳纖維。

9.根據權利要求1所述的一種碳纖維表面復合涂層的制備方法，其特征在于步驟四中所述的炭化處理具體操作過程如下：首先將步驟三得到的表面涂覆體型酚醛樹脂的碳纖維放入炭化爐中，然后依次在100℃下加熱10min~30min，在200℃下加熱10min~30min，在300℃下加熱10min~120min，在500℃下加熱1min~120min，在700℃下加熱1min~60min，在900℃下加熱1min~40min，即完成表面涂覆體型酚醛樹脂的碳纖維的炭化處理，得到微孔全碳涂層的碳纖維。

10.根據權利要求1所述的一種碳纖維表面復合涂層的制備方法，其特征在于步驟五中所述的處理液的制備方法如下：將1份的納米粒子在超聲粉碎儀的作用下分散在100~1000份的水中，分散均勻后得到納米粒子分散液，即為處理液，其中所述的納米粒子為富勒烯、二氧化硅、二氧化鈦、石墨烯、碳納米管、聚倍半硅氧烷、鐵氧體和金粒子中的一種或其中幾種的混合物。