[发明专利]一种高导热中间相沥青基碳纤维插层剥离方法

说明书

本发明涉及一种高导热中间相沥青基碳纤维插层剥离方法，属于材料制备与性能测试技术领域。采用溶剂萃洗除去碳纤维表面上浆剂，清洗烘干后固定在电解装置阳极上；将阳极和阴极的电极片插入电解液中，接通直流电源进行电解，电解完成后取出碳纤维清洗干燥；将电解干燥后的碳纤维纤维置于高温管式炉中胀裂，然后取出晾置室温得到剥离的碳纤维。本发明制备的插层剥离碳纤维可用于碳纤维结构模型和导热导电机理研究，同时可应用于电容器和增强复合材料等领域。

技术领域

本发明涉及一种高导热中间相沥青基碳纤维插层剥离方法，属于材料制备与性能测试技术领域，所述的高导热是指碳纤维的热导率不低于500W/(m·K)。

背景技术

高导热中间相沥青基碳纤维具有很高的热导率、拉伸模量和近零的热膨胀系数，其增强的复合材料在高导热结构面板、高刚度结构件、温度交变环境零膨胀系数部件、高导热防热结构件等方面具有不可替代的作用，是卫星主体结构、功能结构、防护结构和辅助结构上不可替代的关键核心材料。尤其是高导热碳/碳复合材料以其优异的低密度、高导热性、低膨胀系数和独有的高温高强度(可应用于高达3000℃无氧或低氧环境中，材料强度从室温到2000℃随温度升高而升高)等性能成为目前最佳的高导热材料，有望代替传统材料，在新型热管理和热疏导材料研发中占据主导地位，广泛用于国防和电子等领域。

中间相沥青基碳纤维优异的导热性能与其石墨片层排列方式和程度等微观结构信息紧密相关，研究高导热中间相沥青基碳纤维内部结构并揭示导热机理，有助于开发更多具有优异特性的高导热导电新材料。目前研究碳纤维内部结构多采用对纤维单丝进行X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜和透射电镜和计算模拟等间接表征方法手段推测，难以通过直观方法对碳纤维内部结构进行观测并建立准确的结构模型和导热机理。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种高导热中间相沥青基碳纤维插层剥离方法，该方法可以制备得到结构松散的剥离碳纤维试样，直接观察到碳纤维内部结构特征，同时增大了碳纤维比表面积，用于碳纤维结构模型和导热导电机理研究，同时在电容器和增强复合材料等领域具有重要的推广应用前景。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种高导热中间相沥青基碳纤维插层剥离方法，包括以下步骤：

步骤1、采用溶剂萃洗的方法除去碳纤维表面上浆剂，萃洗完成后用去离子水反复清洗，清洗完成后进行烘干，烘干后将碳纤维固定在电解装置阳极上；电解装置包括阴极、阳极、电解液和直流电源；

步骤2、将阳极和阴极插入到电解液中，接通直流电源进行电解，电解完成后取出碳纤维用去离子水反复清洗并干燥；

步骤3、将干燥后的碳纤维置于管式炉中进行胀裂，胀裂完成后将碳纤维取出，并晾置至室温，得到剥离的碳纤维。

所述的中间相沥青基碳纤维为单丝、复丝或织物；

所述的步骤1中，溶剂为丙酮、甲苯或二甲苯；

所述的步骤2中，阳极为金属铂片，阴极为金属铂片；

所述的步骤2中，电解液为硫酸、磷酸、硝酸、乙酸中的至少一种；

所述的步骤2中，电解液浓度为1～18mol/dm³；

所述的步骤2中，电解电压为1～20V，电解电流0.01～0.2mA，电解时间为1～30min；

所述的步骤3中，管式炉中通入惰性气体，惰性气体为氮气或氩气，胀裂温度为800～1500℃，胀裂时间为1～30s。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：