[發明專利]聚丙烯腈基碳納米纖維-碳纖維多尺度增強體的制備方法

有效

• 申請號: 201310654291.1
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103818042A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 強琪;宋強;劉海平
• 申請（專利權）人: 西安航空制動科技有限公司
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B27/02;B32B27/30;D04H13/00;D06C7/00;D06C7/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

1.聚丙烯腈基碳納米纖維-碳纖維多尺度增強體的制備方法，其特征在于，具體過程是：

步驟1，配置聚丙烯腈-N,N二甲基甲酰胺溶液：所述聚丙烯腈-N,N二甲基甲酰胺溶液以聚丙烯腈作為溶質，以N,N二甲基甲酰胺作為溶劑，將稱取的聚丙烯腈加入到所述N,N二甲基甲酰胺中并攪拌均勻，使聚丙烯腈溶解于N,N二甲基甲酰胺中；將配置好的溶液在大氣環境中靜置12h，得到聚丙烯腈-N,N二甲基甲酰胺溶液，待用；

步驟2，紡制聚丙烯腈納米纖維：利用電紡絲設備，在單層正交編織碳纖維布上紡制聚丙烯腈納米纖維；具體是：

a.將10ml得到的聚丙烯腈-N,N二甲基甲酰胺溶液抽入針筒中；

b.將一層碳纖維布平鋪于鋁板上；將所述碳纖維布與電紡絲設備的噴絲管之間的距離調節為100～300mm；在所述噴絲管和鋁板之間施加10～15kV的電壓并保持，使碳纖維布與鋁板接觸，且碳纖維布為導電體，進而在碳布和噴絲管之間也產生了10～15kV的電壓；

c.將針筒中的聚丙烯腈-N,N二甲基甲酰胺溶液噴射出；當聚所述丙烯腈-N,N二甲基甲酰胺溶液噴從針筒中噴射出后，形成聚丙烯腈納米纖維，并且該聚丙烯腈納米纖維均勻分散并附著在碳纖維布表面；所述聚丙烯腈-N,N二甲基甲酰胺溶液的噴出速率為0.25～0.4ml/h；

所述聚丙烯腈-N,N二甲基甲酰胺溶液從針筒中噴出至所形成的聚丙烯腈納米纖維均勻分散并附著在碳纖維布表面的過程即為靜電紡絲的過程；

d.紡絲結束后，并將附著有聚丙烯腈納米纖維的碳纖維布從鋁板上取下，到了第一層的聚丙烯腈納米纖維-碳纖維布；

e.重復步驟2所述紡制聚丙烯腈納米纖維的過程，逐層制備其他各層聚丙烯腈納米纖維-碳纖維布；

步驟3，熱處理：所述的熱處理是對得到的各層聚丙烯腈納米纖維-碳纖維布進行熱處理；具體是：

將得到的各層聚丙烯腈納米纖維-碳纖維布平鋪在馬弗爐中；馬弗爐升以5～10℃/min的速率從室溫升溫至260～350℃并保溫1.5～3h，對爐內的聚丙烯腈納米纖維-碳纖維多尺度增強體進行熱處理；得到經過熱處理的聚丙烯腈納米纖維-碳纖維布；

步驟4，疊層：將熱處理后的各層聚丙烯腈納米纖維-碳纖維布按碳纖維的取向交錯疊層，各層聚丙烯腈納米纖維-碳纖維布按照0°/0～90°疊層；將各層聚丙烯腈納米纖維-碳纖維布縫合；得到聚丙烯腈納米纖維-碳纖維多尺度增強體的前驅體；

步驟5，高溫碳化處理：將得到的聚丙烯腈納米纖維-碳纖維多尺度增強體的前驅體放置于氮氣氣氛的高溫碳化爐中；該高溫碳化爐升溫至850～1000℃并保溫1～5h，保溫結束后自然降溫；得到聚丙烯腈基碳納米纖維-碳纖維多尺度增強體。

2.如權利要求1所述聚丙烯腈基碳納米纖維-碳纖維多尺度增強體的制備方法，其特征在于，所述聚丙烯腈-N,N二甲基甲酰胺溶液中，每100mlN,N二甲基甲酰胺中加入10～30g聚丙烯腈。