[发明专利]一种碳纤维-氧化铝复合纤维的制造方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维‑氧化铝复合纤维的制造方法，碳纤维作为内芯，而氧化铝纤维则呈雾凇状“包覆层”状态包覆于碳纤维内芯表面。为了使勃姆石层拥有更大的表面积，在制备复合纤维时，采用“软膜板‑电化学辅助沉积”法富集阳离子与表面活性剂于碳纤表面，由于表面活性剂长疏水链的形态，表面活性剂作为“软模板”，使得勃姆石包覆层在包覆碳纤内芯时呈“纳米棒状”排列在碳纤内芯表面，在很大程度上增大了勃姆石层的比表面积。阴极将反应液中氢离子富集在碳纤附近，对非定向生长的勃姆石层具有溶蚀作用，在阳离子表面活性剂软模板与氢离子的共同作用下，勃姆石纳米棒沿晶轴取样包覆于碳纤芯层，形成碳纤芯层‑勃姆石壳层‑雾凇状复合纤维。

技术领域

本发明涉及复合纤维制备技术领域，具体为一种碳纤维-氧化铝复合纤维的制造方法。

背景技术

复合纤维是多组分纤维的一种，是针对人造纤维品种的术语。在同一根纤维截面上存在两种或两种以上不相混合的聚合物纤维，这种纤维称复合纤维，它是20世纪60年代发展起来的物理改性纤维。利用复合纤维制造技术可以获得兼有两种聚合物特性的双组分纤维。有并列型、皮芯型、海岛型等复合纤维，纤维截面有圆形和异形。纤维具有三维立体卷曲、高蓬松性和覆盖性，良好的导电性、抗静电性和阻燃性。复合纤维需要采用特殊结构的复合纺丝机纺丝。主要用于毛线、毛毯、毛织物、保暖絮绒填充料、丝绸织物、非织造布、医疗卫生用品和特殊工作服等。

目前，碳纤维-氧化铝复合纤维制造工艺复杂，生产效率低，质量差，有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纤维-氧化铝复合纤维的制造方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碳纤维-氧化铝复合纤维的制造方法, 碳纤维作为内芯，氧化铝纤维则呈雾凇状“包覆层”状态包覆于碳纤维内芯表面，包括以下步骤：

A、将阳离子表面活性剂溶于水，使用惰性电极作为阳极，碳纤维作为阴极，在电极间电势差0.5-2V的条件下，使阳离子表面活性剂与溶液中其他阳离子吸附于阴极表面；

B、在通电条件下，将亚微米-微米AlN粉水解，缓慢加入酸调节pH使反应液pH范围维持在为8-11，反应1-4小时；

C、将碳纤维去除，于120-220摄氏度干燥2-5h，取出即可；

D、生成勃姆石为纳米棒状附着于碳纤表面，纤维呈碳纤芯层-勃姆石壳层-雾凇状复合纤维。

优选的，所述步骤A中阳离子表面活性剂为长链烷基、苄基铵的卤化物。

优选的，所述步骤A中惰性电极为金、铂、石墨电极中的一种。

优选的，所述步骤A中碳纤维采用直径在0.2-2um的导电碳纤维、活性炭纤维。

优选的，所述步骤D中生成的勃姆石纳米棒直径为2-10um，长度100-300um。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中，碳纤维作为内芯，而氧化铝纤维则呈雾凇状“包覆层”状态包覆于碳纤维内芯表面。为了使勃姆石层拥有更大的表面积，在制备复合纤维时，采用“软膜板-电化学辅助沉积”法富集阳离子与表面活性剂于碳纤表面，由于表面活性剂长疏水链的形态，表面活性剂作为“软模板”，使得勃姆石包覆层在包覆碳纤内芯时呈“纳米棒状”排列在碳纤内芯表面，在很大程度上增大了勃姆石层的比表面积。阴极将反应液中氢离子富集在碳纤附近，对非定向生长的勃姆石层具有溶蚀作用，在阳离子表面活性剂软模板与氢离子的共同作用下，勃姆石纳米棒沿晶轴取样包覆于碳纤芯层，形成碳纤芯层-勃姆石壳层-雾凇状复合纤维。本发明相比水热法采用高温高压的反应条件，本发明的反应条件温和，能耗低、操作方便。本发明首次采用软模板-电化学辅助沉积二中方法协同作用，制备碳纤芯层-勃姆石壳层复合纤维，生产效率高，产品形态好。

具体实施方式