[发明专利]一种改性隔热碳纤维复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种改性隔热碳纤维复合材料，包括原料、颜料和添加剂，其特征在于，所述原料包括硅粉、碎状槟榔壳、水、氢氧化钾溶液、苯酚、浓硫酸、二恶烷水溶液、聚乙烯醇和甲醛溶液；

所述颜料包括着色颜料；

所述添加剂包括憎水剂、抗氧化剂、防腐剂和防霉剂;

所述聚乙烯醇的制备方法，包括以下步骤：

S1：以体积比浓度为93-95%的乙醇作为工业级聚乙烯醇原料的提取剂，在搅拌条件下，在乙醇中加入工业级聚乙烯醇原料，所述工业级聚乙烯醇原料投料量与乙醇的用量的质量比为1:4；

S2：升温到40-60℃温度，继续搅拌并浸提；

S3：对浸提后含有杂质的提取剂进行抽滤，得到聚乙烯醇半成品,抽滤在真空度为负0.06MPa的真空条件下进行；

S4：将得到的聚乙烯醇半成品进行干燥后出料,干燥在双锥回转真空干燥设备中进行，得到聚乙烯醇。

2.根据权利要求1所述的一种改性隔热碳纤维复合材料，其特征在于，所述氢氧化钾溶液的质量百分比为30-40%，所述二恶烷水溶液的质量百分比为80%，所述甲醛溶液的质量百分比为40%。

3.根据权利要求1所述的一种改性隔热碳纤维复合材料，其特征在于，所述着色颜料包括白色、红色、黄色、绿色、蓝色、紫色和黑色颜料中的一种或者几种。

4.根据权利要求1所述的一种改性隔热碳纤维复合材料，其特征在于，所述憎水剂采用甲基硅醇钠憎水剂。

5.根据权利要求1所述的一种改性隔热碳纤维复合材料，其特征在于，所述防腐剂包括苯甲酸钠、山梨酸钾、脱氢乙酸钠、丙酸钙、双乙酸钠、乳酸钠和对羟基苯甲酸丙酯中的一种或者几种。

6.根据权利要求3所述的一种改性隔热碳纤维复合材料，其特征在于，所述白色颜料包括钛白和锌钡白中的一种或者多种，所述红色颜料包括铁红、甲苯胺红和镉红中的一种或者几种，所述黄色颜料包括铁黄和铬黄中的一种或者几种，所述绿色颜料包括酞菁绿和铬绿中的一种或者几种，所述蓝色颜料包括酚酞蓝、佛青、群青、铁蓝和普鲁士蓝中的一种或者几种，所述紫色颜料包括甲苯胺紫和喹吖啶酮紫中的一种或者几种，所述黑色颜料包括炭黑和铁黑中的一种或者几种。

7.一种改性隔热碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将硅粉粉碎后用80-90℃的热水浸泡40-50分钟，过滤掉热水，静置2h，得到活化硅粉；

S2、在活化硅粉中加入30-40%氢氧化钾溶液混合均匀得到混合液，活化硅粉与30-40%氢氧化钾溶液的质量比为1:10，接着将混合液加热至85-95℃，在此温度下反应12-14小时，得到碱性硅溶胶；

S3、小料混合：碎状槟榔壳、苯酚、浓硫酸和80%二恶烷水溶液混合均匀；

S4、将小料混合加热至80-90℃，在此温度下反应100-120分钟，加热后静置2h，加入30-40%氢氧化钾溶液，使小料混合的PH值调至中性，然后过滤得到滤液，将滤液经旋转蒸发仪浓缩后得到纯液化物；

S5、大料混合：纯液化物、聚乙烯醇、40%甲醛溶液、着色颜料和添加剂混合均匀；

S6：将大料混合升温至80-85°C，反应2-3小时后静置2h，得到纺丝液；

S7、将纺丝液置于静电纺丝仪中，使用铝箔片包裹接收器，启动纺丝过程，得到初纺纤维，再将初纺纤维放置于温度为220-230℃的烘箱中烘烤3h，自然冷却后得到碳纤维；

S8、将碳纤维作为阳极，石墨作为阴极，在11-13%的磷酸铵电解液中阳极氧化处理3-4分钟，反应后用清水冲洗干净并干燥，得到改性碳纤维；

S9、将改性碳纤维和碱性硅溶胶混合均匀，反应3h后，将改性碳纤维捞出并放入干燥箱中烘干，得到改性隔热碳纤维复合材料。

8.根据权利要求7所述的一种改性隔热碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述小料混合中碎状槟榔壳、苯酚、浓硫酸和80%二恶烷水溶液的质量比为（10-13）:（15-18）：（0.3-0.5）:（13-15）。