一種碳纖維的表面改性以及分散技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于濕法碳纖維紙生產(chǎn)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種碳纖維的表面改性以及分散方法。該表面改性以及分散技術(shù)為：用洗滌劑來(lái)抽濾洗滌碳纖維；抽濾結(jié)束后，用水洗滌至中性，接著放入酸液中進(jìn)行氧化處理，結(jié)束后取出洗滌并烘干水分；然后使用堿液對(duì)碳纖維進(jìn)行潤(rùn)脹處理，潤(rùn)脹結(jié)束后，取出碳纖維瀝干；將瀝干后的碳纖維放入由分散劑、消泡劑和增稠劑按照一定比例配成的混合液中，然后在高速疏解機(jī)上進(jìn)行疏解，即可得到分散均勻，表面活化基團(tuán)多且適用濕法抄紙的碳纖維漿。
【專利說(shuō)明】一種碳纖維的表面改性以及分散技術(shù)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于濕法碳纖維紙生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種碳纖維表面改性及水中分散的方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。
[0003]碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹(shù)脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500MPa以上，是鋼的7?9倍，抗拉彈性模量為230?430GPa亦高于鋼。因此碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)到2000MPa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59MPa/(g/cm3)左右，其比模量也比A3鋼高。材料的比強(qiáng)度愈高，則構(gòu)件自重愈小，比模量愈高，則構(gòu)件的剛度愈大，從這個(gè)意義上已預(yù)示了碳纖維在工程的廣闊應(yīng)用前景。
[0004]碳纖維是含碳量高于90%的無(wú)機(jī)高分子纖維。其中含碳量高于99%的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無(wú)蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過(guò)性好。但其耐沖擊性較差，容易損傷，在強(qiáng)酸作用下發(fā)生氧化，與金屬(比如鋁)復(fù)合時(shí)會(huì)發(fā)生金屬碳化、滲碳及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。因此，碳纖維在使用前須進(jìn)行表面處理。
[0005]碳纖維具有低密度、高強(qiáng)度、耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱、生物相容性好等一系列優(yōu)異特性，常被加工成各種功能材料或高性能復(fù)合材料。
[0006]碳纖維紙就是其中的一類，可用作防靜電包裝紙、面狀發(fā)熱材料、電磁波屏蔽材料、導(dǎo)電紙、質(zhì)子交換膜燃料電池用氣體擴(kuò)散層材料等，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0007]碳纖維表面呈亂層石墨結(jié)構(gòu)，有溝槽和明顯的裂隙，表面粗糙，使纖維間摩擦力較大而難以離散為單根纖維。碳碳間以非極性共價(jià)鍵相連接，導(dǎo)致碳纖維表面活性基團(tuán)少，不容易被水潤(rùn)濕，在水中易絮聚，分散性能差。
[0008]另外，與植物纖維不同，碳纖維之間不會(huì)產(chǎn)生氫鍵結(jié)合，纖維間無(wú)結(jié)合強(qiáng)度，無(wú)法正常抄紙。因此，如何使碳纖維均勻地分散于水中以及提高碳纖維紙的強(qiáng)度是碳纖維濕法造紙的關(guān)鍵技術(shù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種一種碳纖維表面改性以及分散方法，該方法以PAN基碳纖維為原料通過(guò)表面改性以及添加分散劑來(lái)達(dá)到目的；
[0010]本發(fā)明的另一目的在于提供上述一種碳纖維表面改性以及分散方法在抄造碳纖維紙方面的應(yīng)用。
[0011]本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0012]一種碳纖維表面改性以及分散方法，包括以下操作步驟:[0013](I)洗滌:在室溫下用洗滌液抽濾碳纖維；所述洗滌液的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的20?40倍，抽濾次數(shù)10?30次，抽吸真空度為-0.1?0.5mpa ；
[0014](2)氧化:將經(jīng)過(guò)步驟(I)洗滌的碳纖維加至酸液中進(jìn)行氧化；所述氧化時(shí)間為12?24小時(shí)，溫度為85?90°C ;酸液的體積百分比濃度為60?70% ;酸液的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的30?50倍；
[0015](3)潤(rùn)脹:將經(jīng)過(guò)步驟(2)氧化的碳纖維放入堿液中進(jìn)行潤(rùn)脹10?30分鐘；所述堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5?15% ;堿液質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的20?50倍；
[0016](4)分散:將經(jīng)過(guò)步驟(3)潤(rùn)脹的碳纖維添加到分散劑、消泡劑、增稠劑和水配成的混合液中，接著在高速疏解機(jī)下進(jìn)行疏解；所述混合液中分散劑的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的
0.1?2%，消泡劑的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的0.01?1%，增稠劑的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的I?5%，水的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的100?200倍；分散時(shí)間為5min?30min。
[0017]步驟(I)所述碳纖維為PAN基碳纖維。
[0018]步驟(I)所述的洗滌液為乙醇與丙酮的混合液，其體積比值介于0.5?2。
[0019]步驟(2)所述的酸液為濃硝酸、濃磷酸或次氯酸。
[0020]步驟(3)所述的堿液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或氫氧化鈣溶液的一種。
[0021]步驟(4)所述的分散劑為ΡΕ0，消泡劑為磷酸三丁酯，增稠劑為羥丙基甲基纖維素。
[0022]步驟(4 )所述混合液的配置過(guò)程是將分散劑、消泡劑和增稠劑同時(shí)投入水中，或者將分散劑、消泡劑和增稠劑依次加入水中。
[0023]步驟(4)所述高速疏解機(jī)的分散轉(zhuǎn)速為3000?10000r/min。
[0024]上述的碳纖維表面改性以及分散方法在抄造碳纖維紙方面的應(yīng)用。
[0025]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0026](I)本發(fā)明可以大幅提高碳纖維在水中的分散性，因而提高碳纖維紙的勻度和強(qiáng)度。
[0027](2)本發(fā)明所配制的分散液可以多次循環(huán)使用，由此可節(jié)省一定的生產(chǎn)成本和廢水處理成本。
[0028](3)本發(fā)明所采用的洗滌方式為常溫循環(huán)抽濾，相對(duì)于以往的高溫抽提方式大幅縮短洗滌時(shí)間，提高工作效率，并且降低能耗，節(jié)省成本；同時(shí)也去除了碳纖維表面油污和灰塵。
[0029](4)本發(fā)明所采用的化學(xué)藥品都為常見(jiàn)的化學(xué)品，對(duì)環(huán)境友好且成本較低。
[0030](5)本發(fā)明所采用的氧化工藝對(duì)碳纖維表面的改善作用明顯，且機(jī)械強(qiáng)度損失較小。
[0031](6)本發(fā)明所抄成的碳纖維紙片，具備了一定的成紙強(qiáng)度，并為使用其他方式(如涂布，加填等)增強(qiáng)碳纖維紙強(qiáng)度奠定了基礎(chǔ)。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0033]實(shí)施例1
[0034]一種碳纖維表面改性以及分散技術(shù)，其特征在于包括以下操作步驟:[0035](I)洗漆:取IOOml乙醇與300ml丙酮混合成洗漆液對(duì)20g PAN基碳纖維進(jìn)行抽濾,抽濾次數(shù)為10次，抽吸真空度為-0.1mpa ；
[0036](2)氧化:將步驟(I)得到的碳纖維加入濃硝酸溶液中進(jìn)行氧化，所述氧化時(shí)間為12小時(shí)，溫度為80°C ;酸液的體積濃度為60%，質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的30倍；
[0037](3)潤(rùn)脹:將步驟(2)得到的碳纖維放入氫氧化鈉液中進(jìn)行潤(rùn)脹10分鐘；所述氫氧化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，質(zhì)量為碳纖維重量的20倍；
[0038](4)分散:將步驟(3)得到的碳纖維添加ΡΕ0、磷酸三丁酯和羥丙基甲基纖維素配成的混合液中，接著在高速疏解機(jī)下進(jìn)行分散；所述混合液各化學(xué)品的用量分別為:ΡΕ0的重量為0.02g，磷酸三丁酯重量為0.02g，羥丙基甲基纖維素重量為0.2g ;混合液中添加的水的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的200倍；分散時(shí)間為5min ;轉(zhuǎn)速為3000r/min。
[0039]將步驟(4)得到的碳纖維懸浮液與未經(jīng)以上步驟處理的碳纖維懸浮液對(duì)比分散效果，并測(cè)量各步驟處理后碳纖維表面含氧量。
[0040]本實(shí)施例碳纖維分散情況有所改善，分散效果評(píng)價(jià)為較差，碳纖維表面含氧量增加了 12.4% (與經(jīng)過(guò)洗滌去油污的碳纖維相比，表面含氧量由8.41%提高到9.45%)。
[0041]實(shí)施例2
[0042]一種碳纖維表面改性以及分散技術(shù)，其特征在于包括以下操作步驟:
[0043](I)洗滌:取500ml乙醇與500ml丙酮混合成洗滌液對(duì)20g PAN基碳纖維進(jìn)行抽濾,抽濾次數(shù)為20次，抽吸真空度為0.1mpa ；
[0044](2)氧化:將步驟(I)得到的碳纖維加入濃硝酸溶液中進(jìn)行氧化，所述氧化時(shí)間為24小時(shí)，溫度為80°C ;酸液的濃度為60%，質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的30倍；
[0045](3)潤(rùn)脹:將步驟(2)得到的碳纖維放入氫氧化鈉液中進(jìn)行潤(rùn)脹10分鐘；所述氫氧化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，質(zhì)量為碳纖維重量的35倍；
[0046](4)分散:將步驟(3)得到的碳纖維添加ΡΕ0、磷酸三丁酯和羥丙基甲基纖維素配成的混合液中，接著在高速疏解機(jī)下進(jìn)行分散；所述混合液各化學(xué)品的用量分別為:ΡΕ0的重量為0.02g，磷酸三丁酯重量為0.02g，羥丙基甲基纖維素重量為0.2g ;混合液中添加的水的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的100?200倍；分散時(shí)間為5min ;轉(zhuǎn)速為3000r/min。
[0047]將步驟(4)得到的碳纖維懸浮液與未經(jīng)以上步驟處理的碳纖維懸浮液對(duì)比分散效果以及碳纖維表面含氧量。
[0048]本實(shí)施例碳纖維分散情況較實(shí)施例1所改善，分散效果評(píng)價(jià)為一般。碳纖維表面含氧量增加了 36.8% (與經(jīng)過(guò)洗滌去油污的碳纖維相比，表面含氧量由8.41%提高到
11.50%)。
[0049]實(shí)施例3
[0050]一種碳纖維表面改性以及分散技術(shù)，其特征在于包括以下操作步驟:
[0051](I)洗漆:取500ml乙醇與500ml丙酮混合成洗漆液對(duì)20g PAN基碳纖維進(jìn)行抽濾,抽濾次數(shù)為30次，抽吸真空度為0.1mpa ；
[0052](2)氧化:將步驟(I)得到的碳纖維加入濃硝酸溶液中進(jìn)行氧化，所述氧化時(shí)間為24小時(shí)，溫度為85°C ;酸液的濃度為60%，質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的35倍；
[0053](3)潤(rùn)脹:將步驟(2)得到的碳纖維放入氫氧化鈉液中進(jìn)行潤(rùn)脹10分鐘；所述氫氧化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，質(zhì)量為碳纖維重量的50倍；[0054](4)分散:將步驟(3)得到的碳纖維添加ΡΕ0、磷酸三丁酯和羥丙基甲基纖維素配成的混合液中，接著在高速疏解機(jī)下進(jìn)行分散；所述混合液各化學(xué)品的用量分別為:ΡΕ0的重量為0.04g，磷酸三丁酯重量為0.02g，羥丙基甲基纖維素重量為0.2g ;混合液中添加的水的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的100?200倍；分散時(shí)間為IOmin ;轉(zhuǎn)速為3000r/min。
[0055]將步驟(4)得到的碳纖維懸浮液與未經(jīng)以上步驟處理的碳纖維懸浮液對(duì)比分散效果以及碳纖維表面含氧量。
[0056]本實(shí)施例碳纖維分散情況較實(shí)施例2有所改善，分散效果評(píng)價(jià)為一般，碳纖維表面含氧量增加44.7% (與經(jīng)過(guò)洗滌去油污的碳纖維相比，表面含氧量由8.41%提高到
11.50%)。
[0057]實(shí)施例4
[0058]一種碳纖維表面改性以及分散技術(shù)，其特征在于包括以下操作步驟:
[0059](I)洗漆:取500ml乙醇與500ml丙酮混合成洗漆液對(duì)20g PAN基碳纖維進(jìn)行抽濾,抽濾次數(shù)為30次，抽吸真空度為0.2mpa ；
[0060](2)氧化:將步驟(I)得到的碳纖維加入濃硝酸溶液中進(jìn)行氧化，所述氧化時(shí)間為24小時(shí)，溫度為85°C ;酸液的濃度為60%，質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的35倍；
[0061](3)潤(rùn)脹:將步驟(2)得到的碳纖維放入氫氧化鈉液中進(jìn)行潤(rùn)脹10分鐘；所述氫氧化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，質(zhì)量為碳纖維重量的20倍；
[0062](4)分散:將步驟(3)得到的碳纖維添加ΡΕ0、磷酸三丁酯和羥丙基甲基纖維素配成的混合液中，接著在高速疏解機(jī)下進(jìn)行分散；所述混合液各化學(xué)品的用量分別為:ΡΕ0的重量為0.08g，磷酸三丁酯重量為0.02g，羥丙基甲基纖維素重量為0.2g ;混合液中添加的水的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的100?200倍；分散時(shí)間為lOmin。轉(zhuǎn)速為4000r/min
[0063]將步驟(4)得到的碳纖維懸浮液與未經(jīng)以上步驟處理的碳纖維懸浮液對(duì)比分散效果以及碳纖維表面含氧量。
[0064]本實(shí)施例中碳纖維分散情況較實(shí)施例3有所改善，分散效果評(píng)價(jià)為良好，碳纖維表面含氧量增加48.5% (與經(jīng)過(guò)洗滌去油污的碳纖維相比，表面含氧量由8.41%提高到
12.49%)。
[0065]實(shí)施例5
[0066]一種碳纖維表面改性以及分散技術(shù)，其特征在于包括以下操作步驟:
[0067](I)洗漆:取500ml乙醇與500ml丙酮混合成洗漆液對(duì)20g PAN基碳纖維進(jìn)行抽濾,抽濾次數(shù)為30次，抽吸真空度為0.3mpa ；
[0068](2)氧化:將步驟(I)得到的碳纖維加入濃硝酸溶液中進(jìn)行氧化，所述氧化時(shí)間為24小時(shí)，溫度為85°C ;酸液的濃度為65%，質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的35倍；
[0069](3)潤(rùn)脹:將步驟(2)得到的碳纖維放入氫氧化鈉液中進(jìn)行潤(rùn)脹10分鐘；所述氫氧化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，質(zhì)量為碳纖維重量的35倍；
[0070](4)分散:將步驟(3)得到的碳纖維添加PEO、磷酸三丁酯和羥丙基甲基纖維素配成的混合液中，接著在高速疏解機(jī)下進(jìn)行分散；所述混合液各化學(xué)品的用量分別為=PEO的重量為0.lg，磷酸三丁酯重量為0.lg，羥丙基甲基纖維素重量為0.6g ;混合液中添加的水的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的100?200倍；分散時(shí)間為15min ;轉(zhuǎn)速為5000r/min。
[0071]將步驟(4)得到的碳纖維懸浮液與未經(jīng)以上步驟處理的碳纖維懸浮液對(duì)比分散效果以及碳纖維表面含氧量。
[0072]本實(shí)施例中碳纖維分散情況較實(shí)施例4有所改善，分散效果評(píng)價(jià)為良好，碳纖維表面含氧量增加50.5% (與經(jīng)過(guò)洗滌去油污的碳纖維相比，表面含氧量由8.41%提高到
12.66%)。
[0073]實(shí)施例6
[0074]一種碳纖維表面改性以及分散技術(shù)，其特征在于包括以下操作步驟:
[0075](I)洗漆:取500ml乙醇與500ml丙酮混合成洗漆液對(duì)20g PAN基碳纖維進(jìn)行抽濾,抽濾次數(shù)為30次，抽吸真空度為0.4mpa ；
[0076](2)氧化:將步驟(I)得到的碳纖維加入濃硝酸溶液中進(jìn)行氧化，所述氧化時(shí)間為24小時(shí)，溫度為85°C ;酸液的濃度為65%，質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的40倍；
[0077](3)潤(rùn)脹:將步驟(2)得到的碳纖維放入氫氧化鈉液中進(jìn)行潤(rùn)脹10分鐘；所述氫氧化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，質(zhì)量為碳纖維重量的50倍；
[0078](4)分散:將步驟(3)得到的碳纖維添加ΡΕ0、磷酸三丁酯和羥丙基甲基纖維素配成的混合液中，接著在高速疏解機(jī)下進(jìn)行分散；所述混合液各化學(xué)品的用量分別為:ΡΕ0的重量為0.2g，磷酸三丁酯重量為0.lg，羥丙基甲基纖維素重量為0.6g ;混合液中添加的水的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的100?200倍；分散時(shí)間為20min ;轉(zhuǎn)速為6000r/min。
[0079]將步驟(4)得到的碳纖維懸浮液與未經(jīng)以上步驟處理的碳纖維懸浮液對(duì)比分散效果以及碳纖維表面含氧量。
[0080]本實(shí)施例中碳纖維分散情況較實(shí)施例5無(wú)明顯差別，分散效果評(píng)價(jià)為良好，碳纖維表面含氧量增加57.5% (與經(jīng)過(guò)洗滌去油污的碳纖維相比，表面含氧量由8.41%提高到
13.25%)。
[0081]實(shí)施例7
[0082]一種碳纖維表面改性以及分散技術(shù)，其特征在于包括以下操作步驟:
[0083](I)洗滌:取500ml乙醇與500ml丙酮混合成洗滌液對(duì)20g PAN基碳纖維進(jìn)行抽濾,抽濾次數(shù)為30次，抽吸真空度為0.5mpa ；
[0084](2)氧化:將步驟(I)得到的碳纖維加入濃硝酸溶液中進(jìn)行氧化，所述氧化時(shí)間為24小時(shí)，溫度為90°C ;酸液的濃度為70%，質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的40倍；
[0085](3)潤(rùn)脹:將步驟(2)得到的碳纖維放入氫氧化鈉液中進(jìn)行潤(rùn)脹10分鐘；所述氫氧化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，質(zhì)量為碳纖維重量的20倍；
[0086](4)分散:將步驟(3)得到的碳纖維添加ΡΕ0、磷酸三丁酯和羥丙基甲基纖維素配成的混合液中，接著在高速疏解機(jī)下進(jìn)行分散；所述混合液各化學(xué)品的用量分別為:ΡΕ0的重量為0.3g，磷酸三丁酯重量為0.lg，羥丙基甲基纖維素重量為0.6g ;混合液中添加的水的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的100?200倍；分散時(shí)間為25min ;轉(zhuǎn)速為8000r/min。
[0087]將步驟(4)得到的碳纖維懸浮液與未經(jīng)以上步驟處理的碳纖維懸浮液對(duì)比分散效果以及碳纖維表面含氧量。
[0088]本實(shí)施例中碳纖維分散情況較實(shí)施例6有所改善，分散效果評(píng)價(jià)為良好，碳纖維表面含氧量增加64.5% (與經(jīng)過(guò)洗滌去油污的碳纖維相比，表面含氧量由8.41%提高到
13.83%)。
[0089]實(shí)施例8[0090]一種碳纖維表面改性以及分散技術(shù)，其特征在于包括以下操作步驟:
[0091](I)洗漆:取500ml乙醇與500ml丙酮混合成洗漆液對(duì)20g PAN基碳纖維進(jìn)行抽濾,抽濾次數(shù)為30次，抽吸真空度為0.5mpa ；
[0092](2)氧化:將步驟(I)得到的碳纖維加入濃硝酸溶液中進(jìn)行氧化，所述氧化時(shí)間為24小時(shí)，溫度為90°C ;酸液的濃度為70%，質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的50倍；
[0093](3)潤(rùn)脹:將步驟(2)得到的碳纖維放入氫氧化鈉液中進(jìn)行潤(rùn)脹10分鐘；所述氫氧化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，質(zhì)量為碳纖維重量的50倍；
[0094](4)分散:將步驟(3)得到的碳纖維添加ΡΕ0、磷酸三丁酯和羥丙基甲基纖維素配成的混合液中，接著在高速疏解機(jī)下進(jìn)行分散；所述混合液各化學(xué)品的用量分別為:ΡΕ0的重量為0.4g，磷酸三丁酯重量為0.2g，羥丙基甲基纖維素重量為Ig ;混合液中添加的水的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的100?200倍；分散時(shí)間為30min ;轉(zhuǎn)速為10000r/min。
[0095]將步驟(4)得到的碳纖維懸浮液與未經(jīng)以上步驟處理的碳纖維懸浮液對(duì)比分散效果以及碳纖維表面含氧量。
[0096]本實(shí)施例中碳纖維分散情況較實(shí)施例7有所改善，分散效果評(píng)價(jià)為優(yōu)良，碳纖維表面含氧量增加71.3% (與經(jīng)過(guò)洗滌去油污的碳纖維相比，表面含氧量由8.41%提高到
14.41%)。
[0097]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種碳纖維表面改性以及分散方法，其特征在于包括以下操作步驟: (1)洗滌:在室溫下用洗滌液抽濾碳纖維；所述洗滌液的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的20~40倍，抽濾次數(shù)10~30次，抽吸真空度為-0.1~0.5mpa ； (2)氧化:將經(jīng)過(guò)步驟(1)洗滌的碳纖維加至酸液中進(jìn)行氧化；所述氧化時(shí)間為12~24小時(shí)，溫度為85~90°C;酸液的體積百分比濃度為60~70% ;酸液的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的30~50倍； (3)潤(rùn)脹:將經(jīng)過(guò)步驟(2)氧化的碳纖維放入堿液中進(jìn)行潤(rùn)脹10~30分鐘；所述堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~15% ;堿液質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的20~50倍； (4)分散:將經(jīng)過(guò)步驟(3)潤(rùn)脹的碳纖維添加到分散劑、消泡劑、增稠劑和水配成的混合液中，接著在高速疏解機(jī)下進(jìn)行疏解；所述混合液中分散劑的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的0.1~2%，消泡劑的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的0.01~1%，增稠劑的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的I~5%，水的質(zhì)量為碳纖維質(zhì)量的100~200倍；分散時(shí)間為5min~30min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面改性以及分散方法，其特征在于:步驟(1)所述碳纖維為PAN基碳纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面改性以及分散方法，其特征在于:步驟(1)所述的洗滌液為乙醇與丙酮的混合液，其體積比值介于0.5~2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面改性以及分散方法，其特征在于:步驟(2)所述的酸液為濃硝酸、濃磷 酸或次氯酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面改性以及分散方法，其特征在于:步驟(3)所述的堿液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或氫氧化鈣溶液的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面改性以及分散方法，其特征在于:步驟(4)所述的分散劑為PEO，消泡劑為磷酸三丁酯，增稠劑為羥丙基甲基纖維素。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面改性以及分散方法，其特征在于:步驟(4)所述混合液的配置過(guò)程是將分散劑、消泡劑和增稠劑同時(shí)投入水中，或者將分散劑、消泡劑和增稠劑依次加入水中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維表面改性以及分散方法，其特征在于:步驟(4)所述高速疏解機(jī)的分散轉(zhuǎn)速為3000~10000r/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維表面改性以及分散方法在抄造碳纖維紙方面的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】D06M11/30GK103898738SQ201410109185
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】楊飛, 楊文光, 楊仁黨, 蔣栩璐, 徐力為 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)