碳纳米球-碳纤维多尺度增强体的制备方法

摘要

本发明为一种用于复合材料的界面粘结性优异的碳纳米球-碳纤维多尺度增强体的制备方法。本发明首先将短切碳纤维均匀分散于甲基纤维素水溶液中，以糖类溶液为前驱体，再进行两步水热反应后，在碳纤维表面原位生长了一层碳纳米球，粒径可控，尺寸分布在10～500nm，从而制备得到碳纳米球-碳纤维多尺度增强体。本发明利用低成本、环境友好、低能耗和快速的水热合成的方法，在不损失碳纤维的前提下，得到碳纳米球-碳纤维多尺度增强体。本发明碳纳米球-碳纤维多尺度增强体具有表面活性大，化学官能团多，与基体粘结性好等优点，用该多尺度增强体制备的复合材料，层间剪切强度提高了35%～45%。

主权项

一种碳纳米球‑碳纤维多尺度增强体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）首先在丙酮中将碳纤维表面的上浆剂去除，条件为室温浸泡5～10h；（2）待浸泡完毕后，将碳纤维在100～150℃下烘干30～60min，之后剪成长度为3～4mm的短切碳纤维，接着将50～100mg的短切碳纤维放入水热反应釜的聚四氟乙烯内衬中，然后将450mL质量浓度为0.4～1.0wt.%的甲基纤维素水溶液加入聚四氟乙烯内衬中，搅拌10～24h；（3）待搅拌完毕后，开始进行两步水热反应：第一步：将1.1～2.4g的糖加入到上述搅拌均匀的短切碳纤维和甲基纤维素水溶液的混合溶液中，搅拌10～30min后密封，然后将反应釜放入鼓风干燥箱的恒温区以5～10℃/min升温至140～200℃，之后恒温1～5h，恒温完毕待冷却后打开反应釜，进行第二步水热反应；第二步：将0.8～1.5g的糖加入到第一步水热反应后的产物溶液中，搅拌10～30min后密封，然后再次将反应釜放入鼓风干燥箱的恒温区以5～10℃/min升温至140～180℃，之后恒温5～10h，恒温完毕待冷却后打开反应釜，进行后处理；（4）将步骤（3）所得到的产物溶液超声分散10～30min，然后在室温下陈化5～10h后，进行过滤、分离、洗涤和干燥，最后即得到所述的碳纳米球‑碳纤维多尺度增强体。