[發明專利]聚苯硫醚線型低聚物接枝改性碳纖維及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011060634.8
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN114318878A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 徐海兵;祝穎丹;邢開
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: D06M15/63
• 分類號: D06M15/63;D06M13/513;D06M11/64;C08J5/06;C08L81/02;C08K9/04;C08K7/06;D06M101/40
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

1.一種聚苯硫醚線型低聚物接枝改性碳纖維的制備方法，其特征在于，包括步驟：

(1)60～120℃下，將商業碳纖維經丙酮回流抽提除去表面上漿劑，脫漿后的碳纖維用HNO₃濃度不小于60wt％的濃硝酸氧化處理，然后經洗滌、真空干燥，得到表面氧化碳纖維；

(2)將所得表面氧化碳纖維和硅烷偶聯劑水溶液混合，并在20～100℃下進行表面處理，然后經洗滌、真空干燥，得到表面接枝硅烷偶聯劑的碳纖維；

所述硅烷偶聯劑水溶液中的硅烷偶聯劑帶有C＝C不飽和雙鍵；

(3)將所得表面接枝硅烷偶聯劑的碳纖維和催化劑加入聚苯硫醚線型低聚物有機溶液中進行“巰基-烯”點擊化學反應，在紫外光照射下反應5～120min，所得產物經洗滌、真空烘干，得到聚苯硫醚線型低聚物接枝改性碳纖維；

所述聚苯硫醚線型低聚物有機溶液中的聚苯硫醚線型低聚物分子量在5000以下。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述回流抽提的時間為1～100h。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述脫漿后的碳纖維質量與濃硝酸體積的比例為1～10g:200～1000mL，所述氧化處理的時間為1～48h。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述表面氧化碳纖維和硅烷偶聯劑水溶液的質量比為1～10g:100g，所述硅烷偶聯劑水溶液中硅烷偶聯劑的濃度為0.01～1g/mL，所述表面處理的時間為10min～24h。

5.根據權利要求1或4所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述硅烷偶聯劑水溶液中的硅烷偶聯劑為乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷中的至少一種。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述催化劑為2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮，所述表面接枝硅烷偶聯劑的碳纖維、催化劑和聚苯硫醚線型低聚物有機溶液的比例為5～50g:0.1～1g:50～5000mL，所述聚苯硫醚線型低聚物有機溶液中聚苯硫醚線型低聚物的濃度為0.001～0.1g/mL；

所述紫外光波長為315～385nm。

7.根據權利要求1或6所述的制備方法，其特征在于，所述聚苯硫醚線型低聚物有機溶液中的有機溶劑為丙酮、四氫呋喃、氯仿、乙腈、二甲基甲酰胺中的至少一種。

8.根據權利要求1～7任一權利要求所述的制備方法制備得到的聚苯硫醚線型低聚物接枝改性碳纖維。

9.根據權利要求8所述的聚苯硫醚線型低聚物接枝改性碳纖維在制備聚苯硫醚復合材料中的應用。

10.一種CF/PPS復合材料，其特征在于，原料組成包括10wt％～50wt％權利要求8所述的聚苯硫醚線型低聚物接枝改性碳纖維和50wt％～90wt％聚苯硫醚樹脂基體。