[發明專利]一種表面上漿后的碳纖維及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110576285.3
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113308899B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 呂永根;姚莉麗;張晨陽;楊樹磊;楊常玲
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D06M15/51
• 分類號: D06M15/51;D06M101/40
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 杜亞

1.一種表面上漿后的碳纖維的制備方法，其特征是：先將不含上漿劑的碳纖維在物質A和醇的混合溶液中浸漬，再在溫度為200~280℃的條件下進行聚合反應0.5~15min；

物質A和醇的混合溶液中，物質A和醇的摩爾比為1:1~1:5；

物質A為含有不飽和酸酐或者不飽和二元酸的物質；

醇為乙二醇、丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇，2,2,4,4-四甲基-1,3-環丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,6-己二醇、季戊四醇、山梨醇、新戊二醇、甘油、三羥甲基丙烷、3-甲基-1,5-戊二醇、1,4-環己烷二甲醇、1, 3-環己烷二甲醇、二甘醇、二丙二醇、三甘醇、四甘醇和環氧乙烷聚合物中的一種以上；

碳纖維表面形成富含羥基的超支化結構的聚酯上漿劑；

所述富含羥基是指碳纖維表面的羥基與碳碳鍵的摩爾含量比值為40~100%。

2.根據權利要求1所述的一種表面上漿后的碳纖維的制備方法，其特征在于，富含羥基的超支化結構的聚酯上漿劑的量占碳纖維質量的1.0~2.5%。

3.根據權利要求1所述的一種表面上漿后的碳纖維的制備方法，其特征在于，碳纖維上的活性基團與富含羥基的超支化結構的聚酯上漿劑之間形成共價鍵、氫鍵和分子間作用力中的一種以上。

4.根據權利要求1所述的一種表面上漿后的碳纖維的制備方法，其特征在于，不飽和二元酸為順丁烯二酸、衣康酸、順丁烯二酸衍生物和衣康酸衍生物中的一種以上；不飽和酸酐為順丁烯二酸酐、衣康酸酐、順丁烯二酸酐衍生物和衣康酸酐衍生物中的一種以上。

5.根據權利要求1所述的一種表面上漿后的碳纖維的制備方法，其特征在于，物質A和醇的混合溶液中，物質A和醇總的質量濃度為2.5~12.5%，溶劑為水和甲苯中的一種以上。

6.根據權利要求1所述的一種表面上漿后的碳纖維的制備方法，其特征在于，浸漬溫度為20~25℃，時間為0.5~15min。

7.根據權利要求5所述的一種表面上漿后的碳纖維的制備方法，其特征在于，聚合反應之前，充分去除溶劑，且去除溶劑的溫度為80~150℃。

8.根據權利要求5所述的一種表面上漿后的碳纖維的制備方法，其特征在于，聚合反應時，碳纖維上面的物質A和醇的總含量占碳纖維的質量比為1.5~3.5%。

9.根據權利要求1~3中任一項所述的一種表面上漿后的碳纖維的制備方法的應用，其特征是：將表面上漿后的碳纖維與厚度為10~100μm的尼龍膜，采用熱壓粘合的工藝，在溫度為200~300℃，壓力為4~7MPa，時間為15~45min條件下制備重量比為8:2~3:7的尼龍膜與碳纖維復合材料，以JC/T 773-2010為標準測試復合材料的層間剪切強度（ILSS），測試結果為50~100MPa。