[發(fā)明專利]一種碳布表面均勻生長碳納米管前期的表面處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811564691.2
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109750492B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王成國;路瑞佼;王延相;魏化震;秦建杰;姚志強
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學
• 主分類號: D06M11/74
• 分類號: D06M11/74;D06M11/50;D06M11/65;C23C16/26;C23C16/44;D06M101/40
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發(fā)明涉及一種碳布表面均勻生長碳納米管前期的表面處理方法，屬于碳布表面改性領(lǐng)域。本發(fā)明的制備方法包括以下步驟：步驟1：將商業(yè)碳布放入CVD爐中，高溫下去除表面上漿劑，得到脫漿碳布。步驟2：將脫漿碳布浸漬于20％?45％的H₂O₂溶液中，放于烘箱中加熱至70?90℃，保溫1?2h。清洗并烘干得到表面處理后的碳布。步驟3：將步驟2中得到的碳布平鋪于0.05mol/L的Co(NO₃)₂的乙醇溶液中，浸漬10min，然后放入烘箱中烘干。步驟4：將步驟3中加載Co(NO₃)₂的碳布放于CVD爐中，將爐壓抽至真空后，在高純N₂保護下將爐溫升至500?600℃后，通入C₂H₂、H₂與N₂的混合氣體保溫3?20min后，關(guān)閉C₂H₂與H₂，在N₂的保護下冷卻至室溫后取出樣品。本發(fā)明能提高碳布表面含氧官能團量，從而提高碳布表面生長CNTs的均勻性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳布表面改性領(lǐng)域，特別是指一種H₂O₂溶液改性碳布的表面處理方法。

背景技術(shù)

碳布輕質(zhì)并具有高比強度、高比剛度、優(yōu)異的耐腐蝕性、耐環(huán)境性以及出色的可設(shè)計性等獨特的性能組合使其成為航空航天、汽車船舶、武器裝備與民用基礎(chǔ)設(shè)施等諸多領(lǐng)域中結(jié)構(gòu)材料的理想選擇。CNTs獨特的管狀石墨結(jié)構(gòu)與納米尺寸，高比表面積與縱橫比，優(yōu)異的機械性能、電性能、熱性能以及與聚合物良好的相容性等，使CVD法制備CNTs/碳布多尺度增強體成為當前研究熱點。但是碳布的編織單元—碳纖維具有非極性表面的結(jié)晶石墨基面和由于制造過程中的高溫碳化/石墨化步驟而產(chǎn)生的化學惰性，過量的平滑性、極小的表面極性與嚴重不足的反應性官能團將導致其表面生長的CNTs不均勻，同時其與CNTs之間出現(xiàn)弱結(jié)合，使CNTs/碳布多尺度增強體的機械性能下降。因此在碳布表面生長CNTs之前預先對其進行表面改性處理，提高其表面粗糙度與含氧官能團量，使其表面生長的CNTs均勻性增加，同時增強其與CNTs之間的結(jié)合力，使CNTs/碳布多尺度增強體的機械性能不降低。

楊君等人(復合材料用碳纖維的表面硝酸液相處理[J].當代化工,2015(10):2289-2293.)用硝酸作為表面改性劑，對碳纖維進行改性處理。使碳纖維表面變得粗糙且含氧官能團量增加。但是，硝酸作為強酸，處理過程危險，且對碳纖維表面的刻蝕程度較大，影響纖維自身高性能的發(fā)揮。

中國專利CN105839389A公開了一種碳纖維織布的處理方法。碳纖維織布置入輝光等離子體處理機中，進行低溫低壓氮離子處理，得到處理后的碳纖維織布。此方法對處理設(shè)備要求高，處理工藝復雜，操作可行性差。

現(xiàn)有技術(shù)中對碳布表面處理的方法不多，而且在僅有的方法中，對處理設(shè)備的要求比較高、工藝復雜、且對碳布的損傷程度較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡單、成本低、安全性高、對碳布性能損傷程度小的碳布表面處理方法。這種方法能克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決現(xiàn)有處理工藝對處理設(shè)備的要求比較高、工藝復雜、且對碳布的損傷程度較大的缺點。增加碳布的表面粗糙度和含氧官能團量，最終提高碳布表面生長CNTs的均勻性。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種碳布表面均勻生長碳納米管前期的表面處理方法，包括：

對碳布進行高溫脫漿處理，得脫漿碳布；

采用雙氧水在一定溫度下對上述脫漿碳布進行表面氧化處理，得表面處理后的碳布；

在上述表面處理后的碳布負載上金屬催化劑，通過氣相沉積法CVD在其表面均勻長上一層CNTs，即得CNTs/碳布增強體。