[发明专利]一种改性碳纤维/纳米芳纶纤维的复合材料及其制备方法

摘要

本发明属于复合纤维的制备技术领域，具体涉及一种改性碳纤维/纳米芳纶纤维的复合材料及其制备方法。该方法首先将碳纤维表面覆盖一层聚多巴胺复合薄膜，得到聚多巴胺改性碳纤维，然后通过阳离子试剂使多巴胺改性碳纤维带正电，再与纳米芳纶纤维进行复合，所得的复合材料具有密度小，强度高和模量高等特点。其中，采用多巴胺对碳纤维进行了改性，增强了碳纤维表面的粘合力与亲水性。采用纳米芳纶纤维替代常规的对位短切芳纶纤维，更有利于芳纶纤维在碳纤维表面的沉积，从而发挥了碳纤维与对位芳纶纤维的协同作用。将该复合材料与芳纶沉析纤维混合抽滤成复合薄膜，相比碳纤维与芳纶沉析纤维抽滤而成的复合薄膜，最大力增加28.0％，应力值增大22.0％，接触角增加20.2°。

主权项

1.一种改性碳纤维/纳米芳纶纤维的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)碳纤维预处理：用清洗溶剂对碳纤维依次进行清洗、过滤和烘干，然后用水再次对碳纤维进行清洗、过滤和烘干，得到预处理的碳纤维；(2)多巴胺改性碳纤维的制备：将预处理的碳纤维浸泡于Tris‑HCl缓冲溶液中，加入多巴胺溶液，得到混合溶液，浸泡进行多巴胺液相沉积涂覆，然后过滤溶液，对沉淀水洗，烘干，得到多巴胺改性碳纤维；(3)多巴胺改性碳纤维的阳离子化：将多巴胺改性碳纤维溶于DMSO溶液中，搅拌，加入碱固体粉末，加热升温，加入阳离子化试剂，得到混合溶液，搅拌，然后过滤得到沉淀，对沉淀依次用DMSO和水洗涤，得到阳离子化的改性碳纤维；(4)纳米芳纶纤维的制备：将对位短切芳纶纤维进行干燥，加入至DMSO溶液中，再加入碱固体粉末，得到混合溶液，搅拌，水洗，调节pH为中性，然后过滤得到沉淀，对沉淀依次进行清洗和干燥，得到纳米芳纶纤维；(5)碳纤维与纳米芳纶纤维的复合：将纳米芳纶纤维溶解在DMSO溶液中，得到纳米芳纶纤维的悬浮液，加入阳离子化的改性碳纤维，进行共混复合，然后过滤得到沉淀，对沉淀依次进行水洗，醇洗和干燥，得到所述的改性碳纤维/纳米芳纶纤维的复合材料。