[发明专利]一种金属基碳纤维复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种金属基碳纤维复合材料的制备方法，属于金属复合材料制备技术领域。本发明首先以聚乙烯醇等有机高分子材料为基体，经静电纺丝制得复合纤维，利用复合纤维的多羟基特性，吸附正硅酸乙酯水解产生的二氧化硅，随后控制缓慢的升温速率，制得中空螺旋碳纤维，再利用混合酸液对其进行氧化，使中空螺旋碳纤维具有丰富含氧官能团，再于多巴胺体系中，利用多巴胺溶液对金属离子的螯合以及优异的成膜性能，使体系中金属离子被吸附固定于中空螺旋纤维表面及内部孔隙中，再L‑抗坏血酸的还原作用下，生成金属单质，并被固定于中空螺旋纤维结构中，最终与金属粉体及粘合剂混合烧结，即得金属基碳纤维复合材料。

主权项

1.一种金属基碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按重量份数计，将4～6份聚乙烯醇，8～10份阿拉伯树胶，20～30份桃胶和80～100份水搅拌混合后静置溶胀，再经加热搅拌，得自制纺丝液，并将所得自制纺丝液转入高压静电纺丝机，进行纺丝，得复合纤维；所述的纺丝条件为：纺丝电压为20～22kV，温度为32～38℃，推进速度为0.3～0.5mm/s，接受距离为8～10cm；（2）将上述所得复合纤维分散于乙醇溶液中，于恒温搅拌状态下，向乙醇溶液中滴加复合纤维质量0.3～0.5倍的正硅酸乙酯，待滴加完毕，继续恒温搅拌反应2～4h，再经过滤、洗涤和干燥，得改性复合纤维；（3）将上述所得改性复合纤维转入炭化炉，于氩气保护状态下以0.2～0.6℃/min速率缓慢升温至400～450℃，保温炭化2～4h后，继续以0.5～0.8℃/min速率程序升温至900～1000℃，保温炭化3～5h后，随炉冷却至室温，出料，得中空螺旋碳纤维；（4）将上述所得中空螺旋碳纤维与混合有机洗涤液按质量比为1：10～1：20加入索氏抽提器，加热回流洗涤8～10h后，用质量分数为10～20%氢氧化钠溶液浸泡洗涤3～5次，再将氢氧化钠溶液洗涤后的中空螺旋碳纤维置于烘箱中干燥至恒重，得预处理碳纤维；（5）将上述所得预处理碳纤维与混合酸液按质量比为1：40～1：60混合后，于温度为200～220℃，转速为400～600r/min条件下，恒温搅拌反应2～4h后，过滤，洗涤并干燥至恒重，得氧化碳纤维；（6）按重量份数计，在反应釜中依次加入10～20份上述所得氧化碳纤维，100～120份质量浓度为1.8～2.0g/L多巴胺溶液，4～6份氯化铈，10～15份硫酸铜，搅拌混合后，再加入氧化碳纤维质量0.8～1.2倍的L‑抗坏血酸，继续搅拌反应4～6h，过滤，洗涤和干燥，得金属/氧化碳纤维复合物；（7）按重量份数计，将40～50份所得金属/氧化碳纤维复合物，50～70份纳米银粉与60～80份有机粘结剂混合后，压制成坯体，再将坯体转入真空烧结炉，于氮气保护状态下烧结，待自然冷却至室温，出料，即得金属基碳纤维复合材料。