[发明专利]一种碳纤维表面复合涂层的制备方法

权利要求书

1.一种碳纤维表面复合涂层的制备方法，其特征在于碳纤维表面复合涂层的制备方法是按以下步骤完成的：一、碳纤维的预处理：首先对碳纤维进行纤维表面的预处理，预处理1min~120min，取出后得到表面预处理的碳纤维，采用去离子水对表面预处理的碳纤维进行洗涤，洗涤1min~120min，然后将洗涤后表面预处理的碳纤维置于烘箱中，在温度为90℃~500℃下烘干1min~60min，即完成碳纤维的预处理，得到预处理碳纤维；二、涂覆：将预处理碳纤维放入酚醛树脂浆料中浸泡，浸泡1min~300min，取出后即得到表面涂覆酚醛树脂预聚物的碳纤维；三、固化：在压力0.1MPa~100MPa和温度为40℃~400℃下对步骤二得到的表面涂覆酚醛树脂预聚物的碳纤维进行固化处理，固化处理1min~300min，即得到表面涂覆体型酚醛树脂的碳纤维；四、炭化：对步骤三得到的表面涂覆体型酚醛树脂的碳纤维进行炭化处理，即得到微孔全碳涂层的碳纤维；五、涂层官能团化：将步骤四得到的微孔全碳涂层的碳纤维浸入质量分数为0.001%~40%的纳米粒子溶胶中，并在压力为0.1MPa~100MPa和温度为0℃~400℃下反应1min~300min，取出后置于烘箱中，在温度为90℃~500℃下烘干1min~60min，即得到碳纤维表面复合涂层。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面复合涂层的制备方法，其特征在于步骤一中所述的预处理液为酸处理、等离子体处理或伽马射线处理。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面复合涂层的制备方法，其特征在于步骤二中所述的酚醛树脂浆料的制备方法如下：首先按重量份数称取100份的酚类化合物、90~250份的醛类化合物、0.1~10份的催化剂和1~300份的去离子水，然后放入聚合反应釜中进行混合，混匀后在温度20℃~200℃下反应1min~600min，即得到酚醛树脂浆料。

4.根据权利要求3所述的一种碳纤维表面复合涂层的制备方法，其特征在于所述的酚类化合物为苯酚、邻甲酚、间甲酚、对甲酚、邻氯苯酚、对氯苯酚、1-萘酚、对氨基酚和邻氨基酚中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求3所述的一种碳纤维表面复合涂层的制备方法，其特征在于所述的醛类化合物为甲醛、正丙醛、异丁醛、乙醛、邻苯二甲醛、肉桂醛、乙二醛、苯甲醛、邻氯苯甲醛或福尔马林中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求3所述的一种碳纤维表面复合涂层的制备方法，其特征在于所述的催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水和氢氧化锂中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面复合涂层的制备方法，其特征在于步骤二中所述的酚醛树脂浆料浓度为0.001wt%~70wt%。

8.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面复合涂层的制备方法，其特征在于步骤四中所述的炭化处理具体操作过程如下：首先将步骤三得到的表面涂覆体型酚醛树脂的碳纤维放入炭化炉中，然后在1min~1200min内完成从20℃升温至1600℃，升温至1600℃即完成表面涂覆体型酚醛树脂的碳纤维的炭化处理，得到微孔全碳涂层的碳纤维。

9.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面复合涂层的制备方法，其特征在于步骤四中所述的炭化处理具体操作过程如下：首先将步骤三得到的表面涂覆体型酚醛树脂的碳纤维放入炭化炉中，然后依次在100℃下加热10min~30min，在200℃下加热10min~30min，在300℃下加热10min~120min，在500℃下加热1min~120min，在700℃下加热1min~60min，在900℃下加热1min~40min，即完成表面涂覆体型酚醛树脂的碳纤维的炭化处理，得到微孔全碳涂层的碳纤维。

10.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面复合涂层的制备方法，其特征在于步骤五中所述的纳米粒子溶胶为富勒烯纳米溶胶、二氧化硅纳米溶胶、二氧化钛纳米溶胶、石墨烯纳米溶胶、碳纳米管纳米溶胶、聚倍半硅氧烷粒子纳米溶胶、金铁氧体纳米溶胶、铂铁氧体纳米溶胶、铁氧体纳米溶胶或α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷纳米溶胶。