CN101942758A - 一种减少碳纤维表面残留硅量的方法 - Google Patents
一种减少碳纤维表面残留硅量的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101942758A CN101942758A CN 201010284027 CN201010284027A CN101942758A CN 101942758 A CN101942758 A CN 101942758A CN 201010284027 CN201010284027 CN 201010284027 CN 201010284027 A CN201010284027 A CN 201010284027A CN 101942758 A CN101942758 A CN 101942758A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon fiber
- alkaline solution
- residual silicon
- fiber surface
- surface residual
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Abstract
本发明涉及一种减少碳纤维表面残留硅量的方法,采用一定温度的碱性溶液对经过表面处理碳纤维进行洗涤,洗涤时间0.5min~3min;所述碱性溶液的温度为25℃~100℃,所述碱性溶液的pH值为7~14。本发明解决了现有的碳纤维表面残留有硅导致碳纤维以及复合材料的力学性能下降的技术问题,本发明具有设备简单、操作方便、对环境基本无污染的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型材料生产领域,具体涉及一种碳纤维制备过程中的后处理工艺,具体地说是一种减少碳纤维表面残留硅量的方法。
背景技术
碳纤维是利用有机纤维经过预氧化、低温碳化和高碳化等工艺过程制得的其含碳量在90%以上的一种特种纤维。它具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、抗蠕变、地热膨胀
碳纤维是利用有机纤维经过预氧化、低温碳化和高温碳化等工艺过程制得的其含碳量在90%以上的一种特种纤维。它具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、抗蠕变、低热膨胀、高导电和导热、自润滑等一系列优异性能;而且作为纤维还具有柔软性和可编、可纺织性,被广泛应用于航天航空、国防军事等尖端领域以及高级体育休闲用品、医疗器械等民用工业,成为先进复合材料的主要增强体之一,被誉为21世纪中最有生命力的新型材料。
近年来,随着科学技术的进步,人类活动已进入太空范围,各种宇宙飞行器、探测器、人造卫星等在太空中飞行,碳纤维复合材料起到不可替代的作用。如在航天飞机和战略武器重返大气层需经苛刻的高温环境,在这种恶劣环境下,复合材料也应具有较好的稳定性。为此,提高纤维复合材料的综合性能,尤其是在高温潮湿、低温等苛刻环境下的强度,才能满足航天航空等尖端领域的需求。
碳纤维复合材料的力学性能与碳纤维的力学性能息息相关,而碳纤维的拉伸强度受其表面缺陷的影响较大。为了减少单丝之间的黏连或并丝、单丝表面与传动辊之间的摩擦、磨损等而造成的表面缺陷,要求对用于生产碳纤维的原丝进行上油处理。在油剂中,硅系油剂具有良好的耐热性、浸润性、抗氧化性、润滑性等特点,防止单丝之间的黏连或并丝,减少纤维摩擦系数等方面效果最好,如聚二甲基硅氧烷(PDMS),特别是改性的二甲基硅氧烷(PDMS)。但是,在原丝的预氧化和碳化处理过程中,原丝表面的硅系油剂在200~300℃空气气氛以及高温惰性气氛中大部分分解、另外一部分转化为硅系陶瓷,如二氧化硅(SiO2)等,附着在纤维上。这些硬而脆的陶瓷,虽然是微量的,但它们存在于碳纤维表面或残留在传动辊上,会损伤其表面,产生表面缺陷,导致碳纤维的拉伸强度下降;在制备碳纤维复合材料时,此附着的物质影响与基体树脂的结合,特别是在高温潮湿条件下的连接特性大幅度下降,非取向方向的强度下降。为了提高碳纤维及其复合材料的力学性能,应严格控制碳纤维中残留硅的量,特别是表面残留量。
发明内容
为了解决现有的碳纤维表面残留有硅导致碳纤维以及复合材料的力学性能下降的技术问题,本发明提供了一种减少碳纤维表面残留硅量的方法,采用一定温度的碱性溶液对经过表面处理后的碳纤维进行洗涤处理。
本发明的技术解决方案:
一种减少碳纤维表面残留硅量的方法,其特殊之处在于:采用一定温度的碱性溶液对经过表面处理碳纤维进行洗涤,洗涤时间0.5min~3min;所述碱性溶液的温度为25℃~100℃,所述碱性溶液的PH值为7~14。
上述碱性溶液的温度为60℃~95℃;所述碱性溶液的PH值为10~14。
上述洗涤时间为1min~2min。
上述碱性溶液为无机碱或碱性盐。
上述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡或氨水。
上述碱性盐为碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸氢铵、磷酸二氢铵或四烷基铵盐。
本发明所具有的有益效果:
1、处理效果好。本发明的方法可直接与现有的碳纤维生产配套使用,经过碱性溶液洗涤后的碳纤维,其残留硅的量由原来的0.25%减少至0.04%,减少残留硅对碳纤维力学性能的影响。
2、本发明的仅仅是采用碱性溶液对碳纤维表面进行洗涤,设备简单、操作方便、对环境基本无污染的优点。
3、处理效率高。采用本发明的方法可以同时大批量的处理碳纤维表面。
具体实施方式
为了解决上述技术问题,本发明采用一定温度的碱性溶液对表面处理后的碳纤维进行洗涤处理。所述碱性溶液可用碱或盐类溶液,例如,无机碱像氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氨水等,碱性盐类像碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸氢铵、磷酸二氢铵、四烷基铵盐等。从碳纤维与基体树脂的复合性能效果来看,优先选用碳酸铵、碳酸氢铵、四烷基铵盐,由于其不包含影响与基体树脂复合的碱金属离子,并且在随后水洗、干燥处理后它们在碳纤维表面上的残余量较少。所述碱性溶液的PH值范围为7~14,最好为10~14;所述碱性溶液的温度为室温至100℃,从处理效率角度考虑,碱性溶液的温度适合在60~95℃,原因在于碱性溶液60℃以下洗除碳纤维表面硅元素的能力较弱,但由于溶液沸腾时,可操作性降低,因此最好95℃以下;所述碱性溶液洗涤处理的时间为30s以上,不设置上限,但从设备投入和整体生产效率来看,几分钟时间就足够了;所述洗涤处理时间是指碳纤维在碱性溶液中的停留时间。
以国产3K聚丙烯腈基碳纤维为原料,碳纤维在丙酮中洗涤3分钟,经150℃烘干2分钟,制得预洗涤碳纤维;将预洗涤碳纤维按照表1所列的不同实施例条件进行碱溶液洗涤,然后在室温去离子水中洗涤2分钟,接着经200℃烘干2分钟,制备碱溶液洗涤后测试样品;经过不同实施例条件下碱溶液洗涤处理后的碳纤维中残留硅的量测试结果如表1所列。
表1不同实施例的条件及其洗涤前后残留硅量分析
Claims (6)
1.一种减少碳纤维表面残留硅量的方法,其特征在于:采用一定温度的碱性溶液对经过表面处理碳纤维进行洗涤,洗涤时间0.5min~3min;所述碱性溶液的温度为25℃~100℃,所述碱性溶液的PH值为7~14。
2.根据权利要求1所述的减少碳纤维表面残留硅量的方法,其特征在于:所述碱性溶液的温度为60℃~95℃;所述碱性溶液的PH值为10~14。
3.根据权利要求1或2所述的减少碳纤维表面残留硅量的方法,其特征在于:所述洗涤时间为1min~2min。
4.根据权利要求3所述的减少碳纤维表面残留硅量的方法,其特征在于:所述碱性溶液为无机碱或碱性盐。
5.根据权利要求4所述的减少碳纤维表面残留硅量的方法,其特征在于:所述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡或氨水。
6.根据权利要求4所述的减少碳纤维表面残留硅量的方法,其特征在于:所述碱性盐为碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸氢铵、磷酸二氢铵或四烷基铵盐。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201010284027 CN101942758A (zh) | 2010-09-16 | 2010-09-16 | 一种减少碳纤维表面残留硅量的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201010284027 CN101942758A (zh) | 2010-09-16 | 2010-09-16 | 一种减少碳纤维表面残留硅量的方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101942758A true CN101942758A (zh) | 2011-01-12 |
Family
ID=43434947
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 201010284027 Pending CN101942758A (zh) | 2010-09-16 | 2010-09-16 | 一种减少碳纤维表面残留硅量的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101942758A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103835117A (zh) * | 2012-11-22 | 2014-06-04 | 浙江昱辉碳纤维材料有限公司 | 一种碳纤维表面处理的方法 |
CN109975286A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-07-05 | 威海拓展纤维有限公司 | 一种碳纤维表面碳酸氢铵电解质残留的测试方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1060352A (zh) * | 1991-10-29 | 1992-04-15 | 四川电力科学试验研究所 | 汽轮机硅垢的清洗方法及装置 |
CN1184179A (zh) * | 1997-12-26 | 1998-06-10 | 中国科学院感光化学研究所 | 涤/棉同浴的荧光增白剂分散液及其制法 |
CN1189863A (zh) * | 1995-05-16 | 1998-08-05 | 普罗格特-甘布尔公司 | 漂白织物的方法 |
CN201520917U (zh) * | 2009-10-14 | 2010-07-07 | 东华大学 | 一种连续式碳纤维后处理装置 |
-
2010
- 2010-09-16 CN CN 201010284027 patent/CN101942758A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1060352A (zh) * | 1991-10-29 | 1992-04-15 | 四川电力科学试验研究所 | 汽轮机硅垢的清洗方法及装置 |
CN1189863A (zh) * | 1995-05-16 | 1998-08-05 | 普罗格特-甘布尔公司 | 漂白织物的方法 |
CN1184179A (zh) * | 1997-12-26 | 1998-06-10 | 中国科学院感光化学研究所 | 涤/棉同浴的荧光增白剂分散液及其制法 |
CN201520917U (zh) * | 2009-10-14 | 2010-07-07 | 东华大学 | 一种连续式碳纤维后处理装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103835117A (zh) * | 2012-11-22 | 2014-06-04 | 浙江昱辉碳纤维材料有限公司 | 一种碳纤维表面处理的方法 |
CN109975286A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-07-05 | 威海拓展纤维有限公司 | 一种碳纤维表面碳酸氢铵电解质残留的测试方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104499270B (zh) | 一种纳米二氧化硅表面改性碳纤维的方法 | |
JP5271887B2 (ja) | ライオセル系炭素繊維及び炭素織物の製造方法 | |
CN106222803B (zh) | 制备大丝束碳纤维的预氧化方法 | |
KR101138291B1 (ko) | 라이오셀계 탄소섬유 및 탄소직물의 제조방법 | |
CN110387739B (zh) | 一种具有石墨烯涂层的电焊防护服面料的制备方法及制得的电焊防护服面料 | |
CN104761272B (zh) | 一种碳纤维保温材料的制备方法 | |
CN111793857A (zh) | 一种碳纤维表面处理的方法 | |
CN112934128A (zh) | 一种核壳结构有机无机杂化纳米纤维气凝胶弹性体及其制备与应用 | |
CN101942758A (zh) | 一种减少碳纤维表面残留硅量的方法 | |
CN111118671B (zh) | 一种25k大丝束碳纤维的制备方法 | |
CN114086273A (zh) | 一种石墨烯抗紫外抗切割高耐拉伸复合纤维及其制备方法 | |
CN113337910A (zh) | 一种白石墨烯吸湿排汗冰凉锦纶短纤及其制备方法 | |
CN110713612B (zh) | 一种耐低温循环复合材料及其制备方法 | |
CN105506785B (zh) | 一种低密度高强高模聚丙烯腈基碳纤维及其制备方法 | |
CN102863634B (zh) | 一种pbo纤维/苯并噁嗪复合材料的制备方法 | |
CN105442096A (zh) | 一种降低聚丙烯腈基碳纤维石墨化温度的方法 | |
CN113417026B (zh) | 一种石墨烯高保温纤维及其制备方法 | |
CN114437467B (zh) | 一种氧化石墨烯-聚苯乙烯复合材料的制备方法 | |
CN109706737A (zh) | 基于牛血清白蛋白与氧化石墨烯改性的具有高效绝热性能的玻璃纤维棉毡及其制备方法 | |
CN101914852B (zh) | 高吸湿吸水腈纶的制造方法 | |
CN108060577A (zh) | 一种麻纤维增强树脂基复合材料的制备方法 | |
CN109943870A (zh) | 一种碳纤维表面电镀铜工艺 | |
CN104031271B (zh) | 一种碳纳米球共聚改性pbo聚合物的制备方法 | |
CN108950739B (zh) | 一种碳纤维的制备方法及含有其的高温尼龙复合材料 | |
CN102899881A (zh) | 超亲水涤纶织物的硫酸制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20110112 |