[發明專利]一種基于等離子技術的碳纖維表面接枝超支化聚甘油的方法

在審

• 申請號: 201811137963.0
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN109468842A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 李建敏;劉明;張俊;張峰
• 申請（專利權）人: 深圳市富恒新材料股份有限公司
• 主分類號: D06M15/53
• 分類號: D06M15/53;D06M10/02;D06M101/40
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司 44260
• 代理人: 王翀

本發明提供了一種基于等離子技術的碳纖維表面接枝超支化聚甘油的方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：碳纖維表面環氧涂層的去除；步驟2：等離子體活化碳纖維的制備；步驟3：超支化聚甘油N，N?二甲基甲酰胺溶液的制備；步驟4：活化碳纖維超聲浸潤；步驟5：活化碳纖維的接枝與純化。本發明采用的等離子體技術處理碳纖維表面深度不超過100μm，不會損傷碳纖維本體強度，采用的超聲浸潤處理方法，使得活化后因表面粗糙導致相互機械齒合的碳纖維束互相分離，均勻分散于有機溶劑，提高了碳纖維表面活性基團與超支化聚甘油的接枝幾率。

[技術領域]

本發明涉及碳纖維表面改性領域，具體涉及一種基于等離子技術的碳纖維表面接枝超支化聚甘油的方法。

[背景技術]

碳纖維作為一種新型無機材料，具有高比強度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞等一系列優良性能，被作為典型的高性能纖維廣泛應用于先進復合材料的增強體。但是，未經表面處理的碳纖維表面能低、活性官能團少、表面呈化學惰性，致使其與樹脂基體粘結不良。所以對碳纖維進行表面處理，在碳纖維表面引入活性基團，能夠改善碳纖維與復合材料的界面粘結質量。

等離子體及其材料表面改性技術是一種節能、高效且環保的新技術，目前在多個前沿領域和交叉學科倍受關注。等離子體處理纖維既能使碳纖維表面引入活性基團，同時不會損傷碳纖維本體強度。超支化聚甘油具有大量的可反應性羥基，可與碳纖維表面的活性基團起到物理化學反應，成為碳纖維與樹脂基體之間傳遞應力作用的橋梁，提高碳纖維復合材料的界面性能。本發明的目的是解決目前碳纖維表面改性方法存在表面活性基團不足、與樹脂結合強度低的問題。

[發明內容]

本發明是解決現有技術的不足，提供一種基于等離子技術的碳纖維表面接枝超支化聚甘油的方法。

為了實現以上目的，本發明的技術方案如下：

一種基于等離子技術的碳纖維表面接枝超支化聚甘油的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：碳纖維表面環氧涂層的去除；

步驟2：等離子體活化碳纖維的制備；

步驟3：超支化聚甘油N，N-二甲基甲酰胺溶液的制備；

步驟4：活化碳纖維超聲浸潤；

步驟5：活化碳纖維的接枝與純化。

進一步地，所述步驟1的具體內容，將碳纖維束放入索氏提取器中，使用丙酮作為溶劑，加熱至75℃-85℃，使丙酮不斷蒸出并在索氏提取器中冷凝，使碳纖維表面雜質在蒸餾的丙酮中不斷清洗，清洗時間為30h-40h；然后取出碳纖維，在80℃-90℃烘箱中干燥4h-6h。

進一步地，所述步驟2的具體內容，將碳纖維置于等離子反應腔體中，先通入高純氬氣，隨后通入純氧氣，最后進行放電處理，制備等離子體活化的碳纖維。

進一步地，所述步驟3的具體內容，將超支化聚甘油溶解于N，N-二甲基甲酰胺溶液，配置超支化聚甘油的N，N-二甲基甲酰胺溶液。

進一步地，所述步驟4的具體內容，將步驟2所得的等離子體活化的碳纖維加入步驟3 所得的超支化聚甘油N，N-二甲基甲酰胺溶液中，并超聲浸潤15min-30min后得產物。

進一步地，所述等離子體活化的碳纖維的加入量與超支化聚甘油N，N-二甲基甲酰胺溶液的質量體積比為(5-10)g：0.1L或(8-10)g：0.1L。

進一步地，所述步驟5的具體內容，將步驟4得到的溶液進行接枝處理，然后對接枝處理的碳纖維采用丙酮抽提，抽提時間為24h，干燥后得到超支化聚甘油接枝的碳纖維。

本發明的有益效果為：

(1)本發明采用的等離子體技術處理碳纖維表面深度不超過100μm，不會損傷碳纖維本體強度。