[发明专利]一种界面增强的碳纤维/聚己内酰胺复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纤维表面处理方法，其特征在于，包括步骤：

(i)于惰性溶剂中，在缚酸剂存在下，将碳纤维与六氯环三磷腈反应，从而形成在碳纤维表面经六氯环三磷腈修饰的碳纤维；

(ii)将步骤(i)得到的经修饰的碳纤维与己内酰胺单体反应，从而形成表面接枝有己内酰胺单体的碳纤维。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(i)中所述的碳纤维是预先经表面氧化处理的碳纤维。

3.一种界面增强的碳纤维/聚己内酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

(i)于惰性溶剂中，在缚酸剂存在下，将碳纤维与六氯环三磷腈反应，从而形成在碳纤维表面经六氯环三磷腈修饰的碳纤维；

(ii)将步骤(i)得到的经修饰的碳纤维与己内酰胺单体反应，从而形成表面接枝有己内酰胺单体的碳纤维；

(iii)将步骤(ii)得到的表面接枝己内酰胺单体的碳纤维与己内酰胺单体、引发剂和活化剂进行开环聚合反应，从而形成界面增强的碳纤维/聚己内酰胺复合材料。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的引发剂选自下组：己内酰胺钠、己内酰胺溴化镁、或氢氧化钠。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的活化剂选自下组：六亚甲基-1，6-二氨基甲酰己内酰胺(HDCL)、甲苯-2，4-二氨基甲酰己内酰胺(TDCL)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷-4，4′-二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，包括步骤：

(1)将1～10重量份碳纤维与100重量份强酸，在温度为80～100℃下反应2～4小时，从而形成表面经氧化处理的碳纤维；或

将1～10重量份碳纤维与100重量份的Fenton氧化试剂在紫外灯照射下反应2～4小时，从而形成表面经氧化处理的碳纤维；

(2)于惰性溶剂中，在10～50重量份缚酸剂存在下，将100重量份步骤(1)得到的表面经氧化处理的碳纤维与5～30重量份六氯环三磷腈，在60～110℃下，反应12～24小时，从而形成表面经六氯环三磷腈修饰的碳纤维，和

将表面经六氯环三磷腈修饰的碳纤维与5～40重量份己内酰胺，在60～110℃下，反应12～24小时，从而形成表面接枝有己内酰胺单体的碳纤维；

(3)将表面接枝有己内酰胺单体的碳纤维1～50重量份，己内酰胺单体100重量份，引发剂5～10重量份和活化剂5～10重量份，在140～160℃下，反应5～60min，从而形成界面增强的碳纤维/聚己内酰胺复合材料。

7.一种界面增强的碳纤维/聚己内酰胺复合材料，其特征在于，所述复合材料包括聚己内酰胺以及填充或包埋于所述聚己内酰胺的碳纤维基材，其中，在所述的聚己内酰胺和碳纤维基材之间，还具有与所述聚己内酰胺和碳纤维基材相连的六氯环三磷腈层。

8.如权利要求7所述的碳纤维/聚己内酰胺复合材料，其特征在于，在所述的六氯环三磷腈层中，所述六氯环三磷腈通过共价键与碳纤维基材连接，并包覆于部分或全部的碳纤维基材表面；

且，所述的六氯环三磷腈通过共价键与聚己内酰胺连接。

9.一种制品，其特征在于，所述制品用权利要求7所述的界面增强的碳纤维/聚己内酰胺复合材料制成，或者所述的制品含有权利要求7所述的复合材料。

10.一种表面经修饰的碳纤维，其特征在于，所述碳纤维包括：

碳纤维基材；和

包覆于部分或全部的碳纤维基材表面的六氯环三磷腈层，其中所述六氯环三磷腈通过共价键与碳纤维基材连接。

11.一种权利要求10所述的碳纤维的用途，其特征在于，用于制备界面增强的复合材料。