[發明專利]一種瀝青基碳纖維復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011610070.0
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112921658A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 許震飛;許嘉怡;許一白
• 申請（專利權）人: 天津大邁科技有限公司
• 主分類號: D06M15/37
• 分類號: D06M15/37;D06M11/64;D06M11/01;D01F9/145;D06M101/40
• 代理公司: 廣東有知貓知識產權代理有限公司 44681
• 代理人: 胡強

本發明公開了一種瀝青基碳纖維復合材料及其制備方法，通過將瀝青基熔融獲得基礎原料；將基礎原料熔融紡絲，得到絲狀瀝青；將絲狀瀝青和復合油劑順次進行集束、扎束和干燥，得到瀝青原絲；將瀝青原絲進行預氧化處理，得到瀝青纖維；將獲得的瀝青纖維進行碳化處理和石墨化處理，得到碳纖維；將獲得的瀝青纖維去劑處理，然后置于濃硝酸中，本發明基于瀝青基、黏膠基、聚丙烯腈基為原料進行紡絲，有效的從基礎上提高了碳纖維的性能，依次用硝酸、氫化鋁鋰/四氫呋喃的飽和溶液和硅烷偶聯劑溶液進行羧基化、羥基化處理，以在瀝青基碳纖維表面形成鋼化高分子體系的修飾涂層，大大提升了瀝青基碳纖維復合材料的性能。

技術領域

本發明涉及碳纖維技術領域，具體是一種瀝青基碳纖維復合材料及其制備方法。

背景技術

瀝青基碳纖維主要應用于航空、航天、軍工及民用工業和建筑領域。碳纖維基復合材料以其獨特、卓越的理化性能，廣泛應用在火箭、導彈和高速飛行器等航空航天業。例如采用碳纖維與塑料制成的復合材料制造的飛機、衛星、火箭等宇宙飛行器，不但推力大，噪音小；而且由于其質量較輕，所以動力消耗少，可節約大量燃料。由于瀝青基碳纖維復合材料具有突出的耐磨性、強度大、變形小及良好的自潤滑性，可廣泛用來制造耐摩擦材料如飛機、汽車、賽車制動器的剎車片、軸片、軋片、離合器；還有密封、絕熱材料如密封填料、墊片、耐高溫、耐腐蝕的隔熱、保溫材料；防靜電材料如防靜電服、地毯、地板、織物、電路板、電器設備、操作臺等；電磁屏蔽材料如通訊設備、計算機、打字機、電話、核反應堆保護材料；電極材料用于氫燃料電池中的電極及高容量的小型蓄電池、電極；燒灼材料：燒灼、涂層、燒灼漆及阻燃防火材料；增強材料：尤其在建筑業中用3～5％的碳纖維和水泥混合制成的碳纖維復合材料，可制成大廈的結構梁、柱及地板。它體積小，重量輕、強度高，能減小地震破壞系數縮短施工周期，安全可靠，今后有可能碳纖維會代替鋼筋。這將是材料更新換代的重要標志。在塑料、橡膠、樹脂中加入一定量的碳纖維制成復合材料，其性能將會得到很大改善。

現有碳纖維材料一般為瀝青基，這種類型的碳纖維材料性能還可以提高，基于此，現在提供一種瀝青基碳纖維復合材料及其制備方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種瀝青基碳纖維復合材料及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種瀝青基碳纖維復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將瀝青基熔融獲得基礎原料；

步驟2：將步驟1中的基礎原料熔融紡絲，得到絲狀瀝青；

步驟3：將絲狀瀝青和復合油劑順次進行集束、扎束和干燥，得到瀝青原絲；

步驟4：將瀝青原絲進行預氧化處理，得到瀝青纖維；

步驟5：將步驟4中獲得的瀝青纖維進行碳化處理和石墨化處理，得到碳纖維；

步驟6：將步驟5中獲得的瀝青纖維去劑處理，然后置于濃硝酸中，在60～80℃冷凝回流7～15h后取出，再置于氫化鋁鋰/四氫呋喃的飽和溶液中，在40～60℃冷凝回流4～6h后取出，并清洗干燥；

步驟7：鋼性高分子修飾：向120～220ml的三羥甲基氨基甲烷緩沖液中滴加鹽酸，直至溶液的pH＝8.8，將0.3～0.5g的氨基化處理后的瀝青基碳纖維置于溶液中分散，再向溶液中添加0.1～0.2g的多巴胺，室溫靜置反應12～24h后取出瀝青基碳纖維，并清洗干燥，即得到瀝青基碳纖維。

作為本發明進一步的方案：所述步驟7中氨基化處理后的瀝青基碳纖維置于溶液中采用超聲分散5～15min，清洗干燥包括：用去離子水清洗多次后，在50～70℃下干燥15～20h。

作為本發明進一步的方案：所述步驟7中清洗干燥包括：用去離子水清洗多次后，在60～80℃下干燥13～22h。