[發明專利]一種高導熱中間相瀝青基碳纖維插層剝離方法

有效

• 申請號: 201910866430.4
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN110499636B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 朱世鵬;楊云華;馮志海;張灝
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: D06M10/02
• 分類號: D06M10/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

本發明涉及一種高導熱中間相瀝青基碳纖維插層剝離方法，屬于材料制備與性能測試技術領域。采用溶劑萃洗除去碳纖維表面上漿劑，清洗烘干后固定在電解裝置陽極上；將陽極和陰極的電極片插入電解液中，接通直流電源進行電解，電解完成后取出碳纖維清洗干燥；將電解干燥后的碳纖維纖維置于高溫管式爐中脹裂，然后取出晾置室溫得到剝離的碳纖維。本發明制備的插層剝離碳纖維可用于碳纖維結構模型和導熱導電機理研究，同時可應用于電容器和增強復合材料等領域。

技術領域

本發明涉及一種高導熱中間相瀝青基碳纖維插層剝離方法，屬于材料制備與性能測試技術領域，所述的高導熱是指碳纖維的熱導率不低于500W/(m·K)。

背景技術

高導熱中間相瀝青基碳纖維具有很高的熱導率、拉伸模量和近零的熱膨脹系數，其增強的復合材料在高導熱結構面板、高剛度結構件、溫度交變環境零膨脹系數部件、高導熱防熱結構件等方面具有不可替代的作用，是衛星主體結構、功能結構、防護結構和輔助結構上不可替代的關鍵核心材料。尤其是高導熱碳/碳復合材料以其優異的低密度、高導熱性、低膨脹系數和獨有的高溫高強度(可應用于高達3000℃無氧或低氧環境中，材料強度從室溫到2000℃隨溫度升高而升高)等性能成為目前最佳的高導熱材料，有望代替傳統材料，在新型熱管理和熱疏導材料研發中占據主導地位，廣泛用于國防和電子等領域。

中間相瀝青基碳纖維優異的導熱性能與其石墨片層排列方式和程度等微觀結構信息緊密相關，研究高導熱中間相瀝青基碳纖維內部結構并揭示導熱機理，有助于開發更多具有優異特性的高導熱導電新材料。目前研究碳纖維內部結構多采用對纖維單絲進行X射線衍射、拉曼光譜、掃描電鏡和透射電鏡和計算模擬等間接表征方法手段推測，難以通過直觀方法對碳纖維內部結構進行觀測并建立準確的結構模型和導熱機理。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提出一種高導熱中間相瀝青基碳纖維插層剝離方法，該方法可以制備得到結構松散的剝離碳纖維試樣，直接觀察到碳纖維內部結構特征，同時增大了碳纖維比表面積，用于碳纖維結構模型和導熱導電機理研究，同時在電容器和增強復合材料等領域具有重要的推廣應用前景。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：

一種高導熱中間相瀝青基碳纖維插層剝離方法，包括以下步驟：

步驟1、采用溶劑萃洗的方法除去碳纖維表面上漿劑，萃洗完成后用去離子水反復清洗，清洗完成后進行烘干，烘干后將碳纖維固定在電解裝置陽極上；電解裝置包括陰極、陽極、電解液和直流電源；

步驟2、將陽極和陰極插入到電解液中，接通直流電源進行電解，電解完成后取出碳纖維用去離子水反復清洗并干燥；

步驟3、將干燥后的碳纖維置于管式爐中進行脹裂，脹裂完成后將碳纖維取出，并晾置至室溫，得到剝離的碳纖維。

所述的中間相瀝青基碳纖維為單絲、復絲或織物；

所述的步驟1中，溶劑為丙酮、甲苯或二甲苯；

所述的步驟2中，陽極為金屬鉑片，陰極為金屬鉑片；

所述的步驟2中，電解液為硫酸、磷酸、硝酸、乙酸中的至少一種；

所述的步驟2中，電解液濃度為1～18mol/dm³；

所述的步驟2中，電解電壓為1～20V，電解電流0.01～0.2mA，電解時間為1～30min；

所述的步驟3中，管式爐中通入惰性氣體，惰性氣體為氮氣或氬氣，脹裂溫度為800～1500℃，脹裂時間為1～30s。

本發明與現有技術相比具有如下有益效果：