[发明专利]一种表面上浆后的碳纤维及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种表面上浆后的碳纤维的制备方法，其特征是：先将不含上浆剂的碳纤维在物质A和醇的混合溶液中浸渍，再在温度为200~280℃的条件下进行聚合反应0.5~15min；

物质A和醇的混合溶液中，物质A和醇的摩尔比为1:1~1:5；

物质A为含有不饱和酸酐或者不饱和二元酸的物质；

醇为乙二醇、丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇，2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,6-己二醇、季戊四醇、山梨醇、新戊二醇、甘油、三羟甲基丙烷、3-甲基-1,5-戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、1, 3-环己烷二甲醇、二甘醇、二丙二醇、三甘醇、四甘醇和环氧乙烷聚合物中的一种以上；

碳纤维表面形成富含羟基的超支化结构的聚酯上浆剂；

所述富含羟基是指碳纤维表面的羟基与碳碳键的摩尔含量比值为40~100%。

2.根据权利要求1所述的一种表面上浆后的碳纤维的制备方法，其特征在于，富含羟基的超支化结构的聚酯上浆剂的量占碳纤维质量的1.0~2.5%。

3.根据权利要求1所述的一种表面上浆后的碳纤维的制备方法，其特征在于，碳纤维上的活性基团与富含羟基的超支化结构的聚酯上浆剂之间形成共价键、氢键和分子间作用力中的一种以上。

4.根据权利要求1所述的一种表面上浆后的碳纤维的制备方法，其特征在于，不饱和二元酸为顺丁烯二酸、衣康酸、顺丁烯二酸衍生物和衣康酸衍生物中的一种以上；不饱和酸酐为顺丁烯二酸酐、衣康酸酐、顺丁烯二酸酐衍生物和衣康酸酐衍生物中的一种以上。

5.根据权利要求1所述的一种表面上浆后的碳纤维的制备方法，其特征在于，物质A和醇的混合溶液中，物质A和醇总的质量浓度为2.5~12.5%，溶剂为水和甲苯中的一种以上。

6.根据权利要求1所述的一种表面上浆后的碳纤维的制备方法，其特征在于，浸渍温度为20~25℃，时间为0.5~15min。

7.根据权利要求5所述的一种表面上浆后的碳纤维的制备方法，其特征在于，聚合反应之前，充分去除溶剂，且去除溶剂的温度为80~150℃。

8.根据权利要求5所述的一种表面上浆后的碳纤维的制备方法，其特征在于，聚合反应时，碳纤维上面的物质A和醇的总含量占碳纤维的质量比为1.5~3.5%。

9.根据权利要求1~3中任一项所述的一种表面上浆后的碳纤维的制备方法的应用，其特征是：将表面上浆后的碳纤维与厚度为10~100μm的尼龙膜，采用热压粘合的工艺，在温度为200~300℃，压力为4~7MPa，时间为15~45min条件下制备重量比为8:2~3:7的尼龙膜与碳纤维复合材料，以JC/T 773-2010为标准测试复合材料的层间剪切强度（ILSS），测试结果为50~100MPa。