[發明專利]一種彩色碳纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201510207446.6
• 申請日: 2015-04-28
• 公開（公告）號: CN104862948B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 徐衛林;陳鳳翔;劉欣;肖杏芳;方東
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: D06M11/46
• 分類號: D06M11/46;D06M101/40
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域：

本發明涉及一種彩色碳纖維的制備方法，屬于無機非金屬材料和表面處理技術領域。

背景技術

隨著科學技術的不斷進步，纖維工業得以迅速發展，紡織材料日益豐富多彩，品種不斷增加，性能不斷改善，應用范圍不斷擴大。

作為一種新型纖維，碳纖維因具有高比強度、高比模量、耐腐燭、高耐疲勞強度、優異的振動衰減性、生物體適應性、導電導熱性、電磁波屏蔽性等優異的性能而廣泛應用于國防軍工、航空航天、交通運輸、土木建筑、導線復合芯、體育運動器材和高科技產業領域。同時，它還兼備紡織纖維的柔軟可加工性，因此，碳纖維又可廣泛應用于紡織服裝、膜材料領域。中國專利公開號201410148794.6，公開日是2014年6月25日，名稱為“一種界面性能良好的磁性碳纖維的制備方法”，該方法將PAMAM做模板，在碳纖維上制備納米鐵鈷合金，這不僅使碳纖維磁性功能化，而且還可用于電磁屏蔽，改善復合材料的界面性能。中國專利公開號200910311797.6，公開日是2009年12月18日，名稱為“三角形截面聚丙烯腈基碳纖維結構吸波材料的制備方法”，該方法通過將三角形界面聚丙烯腈碳纖維預浸在改性馬來酰亞胺和丙酮的混合溶液中，然后將預浸料于固化爐中固化即得，采用該方法制得的三角形截面聚丙烯腈基碳纖維結構吸波材料不僅具有優良的吸波性能，而且具有良好的力學性能。中國專利公開號CN?1831220A，公開日是2006年9月13日，名稱為“一種高比表面積納米碳纖維的制備方法”，該方法是將未處理的碳纖維與活化劑KOH或NaOH混合，預活化，水洗、酸洗，干燥等步驟制備而得，采用該方法制得的碳纖維比表面積可達540m²/g，最高可達1060m²/g。科技的進步對碳纖維的性能提出了更高的要求，雖然目前開發的一系列碳纖維及其復合材料有著優異的力學特性和性能,?但是色調太過于單一。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種彩色碳纖維的制備方法。

為了實現上述目的，本發明的技術解決方案為，

一種彩色碳纖維的制備方法，所述方法按以下步驟進行：

a.?將碳纖維浸入有機溶劑中，浴比為1:50-100，然后將盛有碳纖維和有機溶劑的容器置于超聲波清洗儀中超聲清洗1-4h，以除去碳纖維碳纖維表面的膠層及其附著物，再將清洗后的碳纖維用壓縮氮氣吹干。

b.?將經步驟a處理后的碳纖維放入溫度為120-200℃的原子層沉積設備的反應腔體內，用高純氮氣吹掃3-10min,?然后采用純度大于97%的TiCl₄或四異丙醇鈦為第一前驅體，將TiCl₄或四異丙醇鈦加熱至60-100℃形成TiCl₄或四異丙醇鈦蒸氣，并以脈沖形式將TiCl₄或四異丙醇鈦蒸氣送入反應腔體，脈沖時間為0.05-0.2s,?暴露時間為8-15s,?再用高純氮氣吹掃，吹掃時間為15-30s；去離子水為第二前驅體，以脈沖形式送入反應腔體，脈沖時間為0.01-0.1s,暴露時間為8-15s，再用高純氮氣吹掃，吹掃時間為15-30s,?完成一次沉積循環,?即在碳纖維表面沉積了一層TiO₂薄膜。

c.?根據薄膜干涉生色原理，按步驟b所述方法重復此沉積循環10-40000次，即在碳纖維表面形成彩色薄膜層，彩色薄膜層厚度為1-4000nm。

步驟a所述的有機溶劑是異丙醇或酒精或氯仿或丙酮中的一種。

步驟b所述的高純氮氣純度為99.999%。

由于采用了以上技術方案，本發明的一種彩色碳纖維的制備方法，其有益技術效果是：

（1）本發明制備方法簡單，沉積過程易于控制，沉積后的納米TiO₂薄膜具有極佳的均勻性，且能全面完整的包覆碳纖維。碳纖維表面的顏色可隨著納米TiO₂薄膜厚度的增加由黑色持續改變至藍綠色，其改變順序依次為：黑色、淺黃色、紫紅色、藍紫色、藍色、淺藍色、金黃色、綠色以及藍綠色。

（2）本發明在碳纖維表面沉積納米TiO₂薄膜，不僅賦予了碳纖維豐富的色澤，色澤維持持久性好，觸感佳，而且還可提高碳纖維的抗氧化以及環境侵蝕能力，可廣泛應用于制造汽車遮光膜，碳纖維增強桿等器件。

具體實施方式

????下面結合具體實施例，對本發明作進一步詳細描述。