[发明专利]一种基于等离子技术的碳纤维表面接枝超支化聚甘油的方法

说明书

本发明提供了一种基于等离子技术的碳纤维表面接枝超支化聚甘油的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：碳纤维表面环氧涂层的去除；步骤2：等离子体活化碳纤维的制备；步骤3：超支化聚甘油N，N‑二甲基甲酰胺溶液的制备；步骤4：活化碳纤维超声浸润；步骤5：活化碳纤维的接枝与纯化。本发明采用的等离子体技术处理碳纤维表面深度不超过100μm，不会损伤碳纤维本体强度，采用的超声浸润处理方法，使得活化后因表面粗糙导致相互机械齿合的碳纤维束互相分离，均匀分散于有机溶剂，提高了碳纤维表面活性基团与超支化聚甘油的接枝几率。

[技术领域]

本发明涉及碳纤维表面改性领域，具体涉及一种基于等离子技术的碳纤维表面接枝超支化聚甘油的方法。

[背景技术]

碳纤维作为一种新型无机材料，具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳等一系列优良性能，被作为典型的高性能纤维广泛应用于先进复合材料的增强体。但是，未经表面处理的碳纤维表面能低、活性官能团少、表面呈化学惰性，致使其与树脂基体粘结不良。所以对碳纤维进行表面处理，在碳纤维表面引入活性基团，能够改善碳纤维与复合材料的界面粘结质量。

等离子体及其材料表面改性技术是一种节能、高效且环保的新技术，目前在多个前沿领域和交叉学科倍受关注。等离子体处理纤维既能使碳纤维表面引入活性基团，同时不会损伤碳纤维本体强度。超支化聚甘油具有大量的可反应性羟基，可与碳纤维表面的活性基团起到物理化学反应，成为碳纤维与树脂基体之间传递应力作用的桥梁，提高碳纤维复合材料的界面性能。本发明的目的是解决目前碳纤维表面改性方法存在表面活性基团不足、与树脂结合强度低的问题。

[发明内容]

本发明是解决现有技术的不足，提供一种基于等离子技术的碳纤维表面接枝超支化聚甘油的方法。

为了实现以上目的，本发明的技术方案如下：

一种基于等离子技术的碳纤维表面接枝超支化聚甘油的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：碳纤维表面环氧涂层的去除；

步骤2：等离子体活化碳纤维的制备；

步骤3：超支化聚甘油N，N-二甲基甲酰胺溶液的制备；

步骤4：活化碳纤维超声浸润；

步骤5：活化碳纤维的接枝与纯化。

进一步地，所述步骤1的具体内容，将碳纤维束放入索氏提取器中，使用丙酮作为溶剂，加热至75℃-85℃，使丙酮不断蒸出并在索氏提取器中冷凝，使碳纤维表面杂质在蒸馏的丙酮中不断清洗，清洗时间为30h-40h；然后取出碳纤维，在80℃-90℃烘箱中干燥4h-6h。

进一步地，所述步骤2的具体内容，将碳纤维置于等离子反应腔体中，先通入高纯氩气，随后通入纯氧气，最后进行放电处理，制备等离子体活化的碳纤维。

进一步地，所述步骤3的具体内容，将超支化聚甘油溶解于N，N-二甲基甲酰胺溶液，配置超支化聚甘油的N，N-二甲基甲酰胺溶液。

进一步地，所述步骤4的具体内容，将步骤2所得的等离子体活化的碳纤维加入步骤3 所得的超支化聚甘油N，N-二甲基甲酰胺溶液中，并超声浸润15min-30min后得产物。

进一步地，所述等离子体活化的碳纤维的加入量与超支化聚甘油N，N-二甲基甲酰胺溶液的质量体积比为(5-10)g：0.1L或(8-10)g：0.1L。

进一步地，所述步骤5的具体内容，将步骤4得到的溶液进行接枝处理，然后对接枝处理的碳纤维采用丙酮抽提，抽提时间为24h，干燥后得到超支化聚甘油接枝的碳纤维。

本发明的有益效果为：

(1)本发明采用的等离子体技术处理碳纤维表面深度不超过100μm，不会损伤碳纤维本体强度。