一种碳纳米管/碳纤维多尺度混杂复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种碳纳米管/碳纤维多尺度混杂复合材料的制备方法，技术特征在于：该方法是采用超声波辅助电化学沉积的方法制备纳米复合纤维预制体。而后，在超声波和直流电场的双重作用下，按照复合材料液体模塑工艺(LCM)成型，如树脂传递模塑(RTM)、树脂膜熔渗(RFI)，使碳纳米管分散并沿电场方向取向，即得多尺度混杂复合材料。所述超声波的功率为100～400W，频率为20～80KHz；所述电场为直流电场，其电压为20～1200V。本发明把碳纳米管的优异性能与传统复合材料液体模塑工艺的低成本、高性能特点结合起来，实现了组元材料的优势互补和加强，制得的复合材料经济有效地利用了碳纳米管的独特性能，可作为结构和功能材料使用。

主权项

一种碳纳米管/碳纤维多尺度混杂复合材料的制备方法，其制备过程是：(1)首先制备纳米复合纤维预制体，其制备方法为：①、将1～4份碳纳米管加入电解质水溶液中，在超声波的作用下使之均匀分散，超声波的功率为200W，处理时间1～3h；②、采用灼烧方法将100份碳纤维预制体在400～650℃的真空环境中灼烧20～40min进行去涂层处理；③、以碳纤维预制体作为阳极，以石墨板为阴极，在分散有碳纳米管的电解质溶液中通以直流电，电解质溶液浓度为0.02～0.10mg/m1，施加的电流密度为20～700mA/g，在超声波的作用下，处理时间为10～30min，处理温度为20～40℃，超声波的功率为200W，处理时间1～2h；④、将沉积碳纳米管的碳纤维预制体进行清洗、烘干，按照设定方式铺层后即得纳米复合纤维预制体；将制备好的纳米复合纤维预制体放入预先准备好的模具中，合模；(2)将模具置于超声波的功率为100W～400W，频率为20KHz～80KHz的超声场和电压为20V～1200V的直流电场之中；(3)按照复合材料液体模塑工艺，用液态树脂体系充模、浸润，固化后即得多尺度混杂复合材料；所述复合材料液体模塑工艺包括树脂传递模塑(RTM)或树脂膜熔渗(RFI)；所述的电解质选自氢氧化钾、碳酸氢铵、盐酸、磷酸及其任意组合；所述的碳纤维预制体是指2D平纹碳布、2D斜纹碳布或3D立体织物。