一种碳纤维表面接枝聚合物的方法

摘要

一种碳纤维表面接枝聚合物的方法，它涉及一种碳纤维表面接枝聚合物的方法。本发明的目的是为了解决现有“grafting from”方法的体系温度高，条件不易控制，溶剂不环保以及单体选择受限制的缺点，本发明的方法为：一、去除环氧涂层；二、氧化碳纤维；三、碳纤维的酰氯化，得到酰氯化后的碳纤维；四、碳纤维的醇解；五、碳纤维的Ce⁴⁺引发体系下接枝聚合物，即完成。本发明方法的Ce⁴⁺的氧化还原引发体系反应条件温和，操作简单，且可选择不同特性的单体，提供不同性能，而聚合物可带有大量的极性基团，提高碳纤维表面的活性，尽而提高碳纤维与树脂的界面结合质量。本发明涉及碳纤维改性领域。

主权项

一种碳纤维表面接枝聚合物的方法，其特征在于碳纤维表面接枝聚合物的方法是通过以下步骤进行：一、去除环氧涂层：所述的去除环氧涂层的方法为：将碳纤维束放入索氏提取器中，加热索氏提取器内丙酮至75～85℃，维持2～8h，然后放入超临界装置中，在温度为350～370℃，压强为8～14MPa的超临界丙酮～水体系中浸泡20～30min，然后再次放入索氏提取器中，在75～85℃的丙酮中清洗碳纤维2～4h，再将碳纤维取出，置于70～80℃烘箱中干燥2～4h，即完成；二、氧化碳纤维：在常温下，配制高锰酸钾和硫酸的混合溶液35～50mL，其中，高锰酸钾的用量为0.35～0.60g，硫酸的浓度为1～2mol/L，然后将质量为0.35～0.70g的碳纤维放入高锰酸钾和硫酸的混合溶液内，倒入玻璃试管后，放入超临界装置内，在温度为320～340℃，压强为2～5MPa的体系内反应15～25min，然后将碳纤维取出后，放入装有质量浓度为37.5％盐酸的烧杯中，密封好后，放入55～65℃的水浴内，浸泡2～4h，然后放入索氏提取器中，在80℃下，用乙醇清洗碳纤维2～3h，然后将碳纤维取出，置于70～80℃烘箱中干燥2～4h，得到氧化后的碳纤维；三、碳纤维的酰氯化：将步骤二氧化后的碳纤维进行酰氯化，得到酰氯化后的碳纤维；四、碳纤维的醇解：将干燥的反应瓶中加入30～50mL的二醇和2～7mL三乙胺，混合均匀后，再加入步骤三酰氯化后的碳纤维，密封，将反应瓶放入水浴锅内，在60～80℃下恒温24～72h；然后放入索氏提取器中，用无水乙醇抽提清洗1～4h，再放入鼓风干燥箱内，70～90℃下干燥2～5h；得到醇解后的碳纤维；其中二醇为乙二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400或聚乙二醇600；五、碳纤维的Ce⁴⁺引发接枝聚合物：a、称取0.7108～4.9756g的丙烯酰胺，溶于50～80mL的水，配制成丙烯酰胺的水溶液；b、量取1～2mL的浓硝酸溶液，溶于20～50mL的水，配制成稀硝酸溶液；c、称取0.05～1.10g的硝酸铈铵，溶于步骤b配制的稀硝酸溶液内，配制硝酸铈铵的酸性水溶液；d、将缠有醇解后碳纤维的玻璃框架和磁性转子置于三口瓶内，向三口瓶内加步骤a中配制的丙烯酰胺的水溶液，然后充入氮气，同时滴加步骤c的硝酸铈铵的酸性水溶液，15～30min后停止充入氮气，密封；e、将步骤d密封后的三口瓶放入到恒温磁力加热搅拌器内，在25～65℃下反应2.5～10h，然后取出放入索氏提取器内，用100℃的水清洗3～4h，再放入鼓风干燥箱内，在80℃下干燥，至恒重，即完成碳纤维表面接枝聚合物的方法。