[發(fā)明專利]基于氧化石墨烯的表面改性碳纖維預(yù)浸料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711496782.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN108219375A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡曉蘭;代少偉;白華;張瑩;王菁菁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L63/00
• 分類號(hào): C08L63/00;C08K7/00;C08K7/06;C08J5/24
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

1.基于氧化石墨烯的表面改性碳纖維預(yù)浸料，其特征在于按質(zhì)量比的組成為：

碳纖維：100份；

預(yù)浸液中樹脂含量：40～60；

所述預(yù)浸液的組成為按質(zhì)量分?jǐn)?shù)：環(huán)氧樹脂：100份，丙酮：50～150份，氧化石墨烯：0.05～5。

2.如權(quán)利要求1所述基于氧化石墨烯的表面改性碳纖維預(yù)浸料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1)制備碳纖維預(yù)浸液；

2)制備基于氧化石墨烯的表面改性碳纖維預(yù)浸料。

3.如權(quán)利要求3所述基于氧化石墨烯的表面改性碳纖維預(yù)浸料的制備方法，其特征在于在步驟1)中，所述制備碳纖維預(yù)浸液的具體方法為：碳纖維預(yù)浸液為氧化石墨烯、環(huán)氧樹脂、有機(jī)溶劑組成的混合體系，通過Hummers方法制得氧化石墨烯水溶液，其間通過控制氧化程度，實(shí)現(xiàn)控制氧化石墨烯的含氧基團(tuán)總含量在氧原子/碳原子(O/C)＝(1/2)～(1/10)之間，在丙酮溶劑中的分散層數(shù)控制為1～10層；同時(shí)利用超聲分散，控制氧化石墨烯在丙酮溶劑中的分散層數(shù)為1～10層之間；將氧化石墨烯水溶液抽濾除水，然后將其直接溶解在丙酮溶液中，低速離心除去沉淀，得到上層液體為氧化石墨烯丙酮溶液；通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)工藝方法控制氧化石墨烯丙酮溶液的濃度為6～8mg/mL。

4.如權(quán)利要求3所述基于氧化石墨烯的表面改性碳纖維預(yù)浸料的制備方法，其特征在于在步驟1)中，配制氧化石墨烯丙酮溶液，超聲10min，得到混合液A；將環(huán)氧樹脂溶解在丙酮溶液中，攪拌均勻后，控制膠液的濃度為40～60％，得到混合液B；將所述混合液A與混合液B混合均勻，超聲15min，得到混合液C，其中氧化石墨烯的質(zhì)量為環(huán)氧樹脂的0.01％～5％。

5.如權(quán)利要求3所述基于氧化石墨烯的表面改性碳纖維預(yù)浸料的制備方法，其特征在于在步驟1)中，所述碳纖維預(yù)浸料用環(huán)氧樹脂是液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂，室溫儲(chǔ)存時(shí)間≧6個(gè)月。

6.如權(quán)利要求3所述基于氧化石墨烯的表面改性碳纖維預(yù)浸料的制備方法，其特征在于在步驟1)中，所述碳纖維原料采用聚丙烯腈碳纖維、瀝青基碳纖維。

7.如權(quán)利要求3所述基于氧化石墨烯的表面改性碳纖維預(yù)浸料的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述制備基于氧化石墨烯的表面改性碳纖維預(yù)浸料的具體方法為：控制空氣相對(duì)濕度為20％～30％，從紗架引出纖維束，調(diào)節(jié)每束纖維張力使之基本相等，導(dǎo)輥的運(yùn)動(dòng)速度為0.01～0.2m/s，經(jīng)過整徑、分散和展平，進(jìn)入浸膠槽，膠液濃度40％～60％，通過擠膠輥除去多余的樹脂，擠膠輥間隙2mm，隨后進(jìn)入烘干爐，干燥溫度60～70℃，使溶劑揮發(fā)，再經(jīng)檢測(cè)裝置控制樹脂含量為40％～60％和預(yù)浸料質(zhì)量，揮發(fā)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在2％以下，最后用離型紙覆蓋并收卷，在-18℃低溫下保存。

8.如權(quán)利要求3所述基于氧化石墨烯的表面改性碳纖維預(yù)浸料的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述碳纖維預(yù)浸料為單向預(yù)浸料、織物預(yù)浸料，兩種預(yù)浸料供制備成相應(yīng)的碳纖維復(fù)合材料制件。