[发明专利]一种石墨烯/螺旋碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯/螺旋碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：

S1、将用于制备螺旋碳纤维的催化剂负载在三维泡沫中，得到负载催化剂，包括：

S1.1、将催化剂的前驱体分散在水中形成悬浊液，然后将三维泡沫浸没在悬浊液中，对吸满悬浊液的三维泡沫进行干燥，重复1~3次，得到负载有前驱体的三维泡沫；

S1.2、将负载有前驱体的三维泡沫置于反应容器中，并向反应容器内通入惰性气体以排出反应容器内的空气，将反应容器内温度升高至200~400℃，并保温5~60min，得到负载催化剂；

用于制备螺旋碳纤维的催化剂为Cu；Au；Au/Ni合金催化剂；Al₂O₃；Fe分子筛负载纳米Ni；或Ni、Fe中引入含硫化合物中的一种；

所述三维泡沫为三聚氰胺泡沫、聚氨酯泡沫或金属泡沫中的一种；

S2、将0.2g-1.8g负载催化剂置于反应容器中，并向反应容器内通入惰性气体以排出反应容器内的空气，然后通入碳源气体，将反应容器内温度升高至碳源气体分解的温度，并保温20~60min，反应结束后，再通入惰性气体置换出多余的碳源气体，冷却后得到螺旋碳纤维；

S3、将0.1g-0.2g石墨烯或氧化石墨烯分散在水中得到悬浊液，将螺旋碳纤维浸没在悬浊液中，然后进行干燥，将干燥后的固体加热至900~1200℃，并保温1~6h，除去负载催化剂上的三维泡沫后，得到石墨烯/螺旋碳纤维；

S4、将石墨烯/螺旋碳纤维加入到20g-30g环氧树脂中并升高温度至90~130℃，然后抽真空让环氧树脂完全浸润石墨烯/螺旋碳纤维，随后继续升温至140~180℃，固化3~10h，得到石墨烯/螺旋碳纤维/环氧树脂复合材料。

2.根据权利要求1所述的石墨烯/螺旋碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中升温速率小于5℃/min。

3.根据权利要求1所述的石墨烯/螺旋碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中碳源气体的流量控制在5~30 mL/min。

4.根据权利要求1所述的石墨烯/螺旋碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中升温固化，包括：

先升高温度至140~150℃，固化1~4h；

继续升高温度至160~180℃，固化2~6h。

5.根据权利要求1所述的石墨烯/螺旋碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中将螺旋碳纤维浸没在悬浊液中，然后进行干燥，重复操作3~6次。

6.根据权利要求1所述的石墨烯/螺旋碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳源气体为乙炔、甲烷、乙烯中的至少一种。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述方法制备得到的石墨烯/螺旋碳纤维/环氧树脂复合材料。