[發明專利]一種改性隔熱碳纖維復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110056543.5
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112853745A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 葛平平;劉杰;魏健;郭斗斗
• 申請（專利權）人: 安徽綠能技術研究院有限公司
• 主分類號: D06M11/79
• 分類號: D06M11/79;D06M11/74;D06M11/71;D01F9/16;D01F1/04;D01F1/10;D06M101/40
• 代理公司: 合肥市元璟知識產權代理事務所(普通合伙) 34179
• 代理人: 王榮君

1.一種改性隔熱碳纖維復合材料，包括原料、顏料和添加劑，其特征在于，所述原料包括硅粉、碎狀檳榔殼、水、氫氧化鉀溶液、苯酚、濃硫酸、二惡烷水溶液、聚乙烯醇和甲醛溶液；

所述顏料包括著色顏料；

所述添加劑包括憎水劑、抗氧化劑、防腐劑和防霉劑;

所述聚乙烯醇的制備方法，包括以下步驟：

S1：以體積比濃度為93-95%的乙醇作為工業級聚乙烯醇原料的提取劑，在攪拌條件下，在乙醇中加入工業級聚乙烯醇原料，所述工業級聚乙烯醇原料投料量與乙醇的用量的質量比為1:4；

S2：升溫到40-60℃溫度，繼續攪拌并浸提；

S3：對浸提后含有雜質的提取劑進行抽濾，得到聚乙烯醇半成品,抽濾在真空度為負0.06MPa的真空條件下進行；

S4：將得到的聚乙烯醇半成品進行干燥后出料,干燥在雙錐回轉真空干燥設備中進行，得到聚乙烯醇。

2.根據權利要求1所述的一種改性隔熱碳纖維復合材料，其特征在于，所述氫氧化鉀溶液的質量百分比為30-40%，所述二惡烷水溶液的質量百分比為80%，所述甲醛溶液的質量百分比為40%。

3.根據權利要求1所述的一種改性隔熱碳纖維復合材料，其特征在于，所述著色顏料包括白色、紅色、黃色、綠色、藍色、紫色和黑色顏料中的一種或者幾種。

4.根據權利要求1所述的一種改性隔熱碳纖維復合材料，其特征在于，所述憎水劑采用甲基硅醇鈉憎水劑。

5.根據權利要求1所述的一種改性隔熱碳纖維復合材料，其特征在于，所述防腐劑包括苯甲酸鈉、山梨酸鉀、脫氫乙酸鈉、丙酸鈣、雙乙酸鈉、乳酸鈉和對羥基苯甲酸丙酯中的一種或者幾種。

6.根據權利要求3所述的一種改性隔熱碳纖維復合材料，其特征在于，所述白色顏料包括鈦白和鋅鋇白中的一種或者多種，所述紅色顏料包括鐵紅、甲苯胺紅和鎘紅中的一種或者幾種，所述黃色顏料包括鐵黃和鉻黃中的一種或者幾種，所述綠色顏料包括酞菁綠和鉻綠中的一種或者幾種，所述藍色顏料包括酚酞藍、佛青、群青、鐵藍和普魯士藍中的一種或者幾種，所述紫色顏料包括甲苯胺紫和喹吖啶酮紫中的一種或者幾種，所述黑色顏料包括炭黑和鐵黑中的一種或者幾種。

7.一種改性隔熱碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將硅粉粉碎后用80-90℃的熱水浸泡40-50分鐘，過濾掉熱水，靜置2h，得到活化硅粉；

S2、在活化硅粉中加入30-40%氫氧化鉀溶液混合均勻得到混合液，活化硅粉與30-40%氫氧化鉀溶液的質量比為1:10，接著將混合液加熱至85-95℃，在此溫度下反應12-14小時，得到堿性硅溶膠；

S3、小料混合：碎狀檳榔殼、苯酚、濃硫酸和80%二惡烷水溶液混合均勻；

S4、將小料混合加熱至80-90℃，在此溫度下反應100-120分鐘，加熱后靜置2h，加入30-40%氫氧化鉀溶液，使小料混合的PH值調至中性，然后過濾得到濾液，將濾液經旋轉蒸發儀濃縮后得到純液化物；

S5、大料混合：純液化物、聚乙烯醇、40%甲醛溶液、著色顏料和添加劑混合均勻；

S6：將大料混合升溫至80-85°C，反應2-3小時后靜置2h，得到紡絲液；

S7、將紡絲液置于靜電紡絲儀中，使用鋁箔片包裹接收器，啟動紡絲過程，得到初紡纖維，再將初紡纖維放置于溫度為220-230℃的烘箱中烘烤3h，自然冷卻后得到碳纖維；

S8、將碳纖維作為陽極，石墨作為陰極，在11-13%的磷酸銨電解液中陽極氧化處理3-4分鐘，反應后用清水沖洗干凈并干燥，得到改性碳纖維；

S9、將改性碳纖維和堿性硅溶膠混合均勻，反應3h后，將改性碳纖維撈出并放入干燥箱中烘干，得到改性隔熱碳纖維復合材料。

8.根據權利要求7所述的一種改性隔熱碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于，在步驟S3中，所述小料混合中碎狀檳榔殼、苯酚、濃硫酸和80%二惡烷水溶液的質量比為（10-13）:（15-18）：（0.3-0.5）:（13-15）。