CN102965928B - 处理碳纤维的方法、纤维增强树脂和制造纤维增强树脂的方法 - Google Patents

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Abstract

处理碳纤维的方法，包含在碳纤维表面引入官能团，让官能团与硅烷反应以在碳纤维表面引入硅烷醇部分。官能团是选自氨基、羧基、羟基和/或羰基。这里还公开了纤维增强树脂及其制造方法。

Description

处理碳纤维的方法、纤维增强树脂和制造纤维增强树脂的方法
技术领域
本发明大致涉及碳纤维的处理方法、纤维增强树脂，和制备纤维增强树脂的方法。
背景技术
碳纤维是一种由非常细的纤维(例如，有效直径在约1nm至约100μm之间)组成的材料，这些细纤维是键和在一起的碳原子使碳原子层主要与纤维的长度方向平行。每个碳纤维都往往强。由碳纤维形成或者含有碳纤维的部件通常比含有替代碳纤维的其它材料的部件轻。
在某种情况下，复合材料可以通过基质树脂和碳纤维复合而成。这些复合材料通常称为碳纤维增强复合材料，其可以应用于各种领域，包括航空应用、土木工程应用、军事应用、赛车以及娱乐/竞技运动等。
发明内容
本发明公开了碳纤维的处理方法。该方法包含在碳纤维表面引入官能团。所述官能团选自胺基、羧基、羟基、羰基及上述基团的组合。该方法还包括使上述官能团与硅烷反应以在碳纤维表面并入硅烷醇部分。
同样，本发明还揭示了纤维增强树脂和制备该纤维增强树脂的方法。
具体地说，本发明涉及以下方面：
1.一种处理碳纤维的方法，包括：
在碳纤维表面引入官能团，所述官能团选自氨基、羧基、羟基、羰基及其组合，和
使所述官能团与硅烷反应在所述碳纤维表面引入硅烷醇部分。
2.第1项所述的方法，其特征在于通过化学、电化学、或物理处理方法实现在所述碳纤维表面引入所述官能团。
3.第1项所述的方法，其中所述硅烷包含可与引入到所述碳纤维表面的所述官能团反应的化学基团。
4.第3项所述的方法，其中所述化学基团选自氨基、羧基、环氧基和异氰酸酯基。
5.第3项所述的方法，其中所述化学基团是异氰酸酯基。
6.第1项所述的方法，其中所述硅烷选自3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基异氰酸酯，(三乙氧基甲硅烷基)丙基异氰酸酯，(三乙氧基甲硅烷基)丁基异氰酸酯，(三乙氧基甲硅烷基)乙基异氰酸酯，(三乙氧基甲硅烷基)甲基异氰酸酯，3-氨基丙基三乙氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷。
7.通过第1项所述的方法制得的处理后的碳纤维，其中所述处理后的碳纤维对于玻璃纤维用施胶剂具有反应活性。
8.第7项所述的处理后的碳纤维，其中由所述处理后的碳纤维和所述施胶剂反应形成产物，所述产物可用作多种树脂的增强材料。
9.第8项所述的处理后的碳纤维，其中所述多种树脂选自环氧树脂，聚酯、乙烯基酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚砜、聚砜及其组合。
10.一种制备纤维增强树脂的方法，包括：
通过在碳纤维的各个表面引入硅烷醇部分对所述表面进行改性；
用偶联剂与处理后的碳纤维反应以形成树脂增强材料；和
在树脂中引入所述树脂增强材料。
11.第10项所述的方法，其中对碳纤维各个表面的处理通过以下实现：
在碳纤维表面引入官能团，所述官能团选自氨基、含氧基团及其组合；以及
使所述官能团与硅烷反应以在碳纤维表面引入所述硅烷醇部分。
12.第11项所述的方法，其中所述含氧基团选自羧基、羟基和羰基。
13.第11项所述的方法，其中在所述碳纤维表面引入所述官能团是通过化学、电化学或物理处理方法实现的。
14.第11项所述的方法，其中所述硅烷含有能与所述碳纤维表面引入的所述官能团化学反应的化学基团。
15.第14项所述的方法，其中所述化学基团选自氨基、羧基、环氧基和异氰酸酯基。
16.第10项所述的方法，其中所述偶联剂选自N-β(氨乙基)-γ-氨丙基-甲基二甲氧基硅烷，N-β(氨乙基)-γ-氨丙基-三甲氧基硅烷，γ-氨丙基-三乙氧基硅烷，γ-缩水甘油醚基丙基-三甲氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N-丙基-三甲氧基硅烷、氨烷基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷。
17.一种纤维增强树脂，包含：
基体树脂；和
引入到所述基体树脂中的树脂增强材料，所述树脂增强材料是用硅烷醇部分处理过的并附着有偶联剂的碳纤维。
18.第17项所述的纤维增强树脂，其中所述树脂选自环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚砜、聚砜及其组合。
19.第17项所述的纤维增强树脂，其中所述硅烷醇部分是由引入到碳纤维表面的官能团与硅烷反应形成的，所述硅烷包含能与引入到所述碳纤维表面的所述官能团进行化学反应的化学基团，所述化学基团选自氨基、羧基、环氧基和异氰酸酯基。
20.第17项所述的纤维增强树脂，其中所述偶联剂选自N-β(氨乙基)-γ-氨丙基-甲基二甲氧基硅烷，N-β(氨乙基)-γ-氨丙基-三甲氧基硅烷，γ-氨丙基-三乙氧基硅烷，γ-缩水甘油醚基丙基-三甲氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N-丙基-三甲氧基硅烷、氨烷基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷。
附图说明
本发明的特点和优点通过下面的详细介绍和附图展现，其中相同的附国标记对应相同的部分，尽管可能并不完全一样。出于简洁的原因，具有之前已描述过的功能的附图标记或特征在其他图中出现时可能或可能不再被描述。
图1A和图1B是反应示意图，共同描述了一个处理碳纤维的方法的例子，包括碳纤维表面的氧化(图1A)和对氧化的碳纤维表面的硅烷化(图1B)；
图2A和图2B是未处理的碳纤维表面(图2A)和处理后的碳纤维表面(图2B)的X射线光电子能谱(XPS)谱图；
图3A和图3B是未处理的碳纤维表面(图3A)和处理后的碳纤维表面(图3B)的飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)谱图；
图4A和图4B是反应示意图，共同描述了另外一个处理碳纤维的方法的例子，包括在含氮气环境中对碳纤维表面进行等离子处理(图4A)和对处理后的碳纤维表面进行硅烷化(图4B)；
图5A至5C是反应示意图，描述了一个制备纤维增强树脂的方法的例子，包括处理碳纤维表面以在该表面上引入硅烷醇部分(图5A)，将处理过的碳纤维表面涂覆施胶剂以形成树脂增强材料(图5B)，将该树脂增强材料并入基质树脂中(图5C)。
具体实施方式
碳纤维增强树脂或复合材料可以通过将碳纤维并入基质树脂中制得。在每个碳纤维和基质树脂之间形成界面，并且在界面处形成的结合的强度可以影响碳纤维增强树脂或复合材料的机械性能。在某些情况下，由于碳纤维(即，树脂增强材料)未能充分或没有与基质树脂粘合，导致界面处形成的结合较弱。为了提高上述结合的强度，碳纤维表面(其本身是惰性的)可以进行活化(例如，通过在碳纤维表面上引入官能团)，之后使用施胶剂施胶。施胶剂润滑并保护每一根碳纤维，并且进一步将处理过的碳纤维和基质树脂结合在一起。
当前用于碳纤维表面活化和表面施胶的实践，在很多情况下，特定于制备只与环氧树脂相容的碳纤维增强材料。由于这些实践被设计生产用于环氧树脂中的碳纤维增强材料，因此这些材料在其他树脂中的应用就受到了限制。为了扩大碳纤维增强材料在其他树脂中的应用，就需要不同的表面活化实践(例如，通过向碳纤维表面引入不同种类的官能团)和/或不同的表面施胶实践(例如，通过利用不同的表面施胶配方)。
本发明的发明人意外地发现，碳纤维可以处理形成类似玻璃纤维表面的改性的碳纤维表面。这可以通过在碳纤维表面引入硅烷醇部分来实现。改性的碳纤维表面被活化(和玻璃纤维类似)，这样其可以和各种容易获得的施胶剂反应，以在每一根改性的碳纤维和各种基体树脂(例如，非环氧树脂)间的界面处形成所需的强结合。在将改性的碳纤维引入到基质树脂时可以使用容易(例如、可商购)获得的施胶剂，这样就避免为了将碳纤维引入非环氧基质树脂中而开发其他施胶剂配方的需要。
下文将对处理碳纤维的一个示例方法进行详细描述。该方法一般包括在碳纤维12的表面14上引入官能团，之后将上述官能团与硅烷反应以在碳纤维表面14上并入硅烷醇部分。上述官能团选自胺基和/或含氧基团。含氧官能团的例子包括羧基、羟基和羰基。在一个例子中，含氧官能团可以来自高温氧化处理过程中的空气、氧气或硝酸。在另一个例子中，含氧官能团可来自在含氧环境(例如，基本上纯的氧气环境或空气)中进行的等离子处理。含氧官能团还可以来自酸(例如硝酸或硫酸)，碱(例如氢氧化钠)，或其它电解质盐中进行电化学处理。胺官能团来自，例如，在含氮环境中进行的等离子处理。
在使用含氧官能团的例子中，官能团在氧化反应过程中引入到碳纤维表面。在这些实例中碳纤维表面14被含所述官能团的氧化剂或凭借可以形成这些官能团的氧化反应氧化。图1A表示一个反应示意图，其说明一个氧化反应的例子，其中碳纤维表面14通过与作为氧化剂的3∶1比例的浓H2SO4和HNO3溶液反应而氧化。该反应可以在任何温度下进行，其中较低的温度需要更长的反应时间，而较高的温度则需要较短的反应时间。在一个例子中，该反应在大约90℃的温度下反应10分钟。在另一例子中，反应温度可以在大约室温(例如从大约18℃至大约23℃)至大约100℃的范围内。另外，反应时间可以在大约5分钟(例如在100℃)至2天(例如在室温下)的范围内。在图1A所示的实施例中，在碳纤维表面14与H2SO4和HNO3氧化剂溶液之间的反应形成了活化的碳纤维的表面14’，其包括键合至碳纤维表面14的羧基官能团(即COOH)。
含氧官能团可以化学地引入到碳纤维表面14上，例如，通过热氧化。热氧化是一种可以用于氧化碳纤维表面14的技术。其可以通过使碳纤维表面14与含氧气体在加热的条件下反应(称作气相氧化)来完成，如反应(1)所示(在反应(1)中用CFS表示碳纤维表面)：
CFS+O2→CFS-O2反应(1)
热氧化也可以通过使碳纤维表面14和液体氧化剂在加热的条件下反应(称作液相氧化)来完成，一个液相氧化的例子见反应(2)(在反应(2)中用CFS表示碳纤维表面)：
CFS+2HNO3→CFS-O2+副产物反应(2)
含氧官能团也可以电化学地引入碳纤维表面14。该技术通常包含在酸性和碱性水溶液电解液中对碳纤维12进行电化学表面处理以在碳纤维表面14上形成含氧基团。在一个例子中，通过在包含电解质如KOH，H2SO4，HNO3，NaOH和铵盐的电解浴中浸入碳纤维12以完成上述过程。
在另一个例子中，所述官能团可以通过在不同环境中的等离子处理，通过在碳纤维表面生长须状物，或通过在碳纤维表面涂覆聚合物(如聚酰胺和聚酰亚胺)引入碳纤维表面14。
一旦这些官能团结合在碳纤维12上，一个官能化的碳纤维12’就形成了。这如图1A中所示。
进一步地，一旦碳纤维表面14被官能化(即，如上所述在表面14上引入所述官能团)，对碳纤维12的处理方法进一步包括将活化的(或官能化的)碳纤维表面14’硅烷化以形成硅烷化的碳纤维表面14”。这种处理形成了硅烷化的碳纤维12”，如图1B所示。在一个例子中，硅烷化包括使活化的碳纤维表面14’上的所述官能团与硅烷16反应，以在活化的碳纤维表面14’上引入硅烷醇部分(例如，-SiOH)。本文所述“硅烷”是指含有硅烷基团的材料。硅烷的例子具有通式RnSiR’m，其中任何R基团可以相同也可以不同，并且在碳纤维表面处理的过程中可以转化为SiOH，n和m各自是1-3的整数(例如：n＝1时，m＝3)，并且R’是相同或不同的化学基团，其可以与活化的碳纤维表面14’上的官能团进行化学反应。在一个例子中，硅烷包括i)硅，ii)选自烷氧基基团、氯和溴的R，和iii)选自氨基、羧基、环氧基和异氰酸酯基的R’。在一些例子中，基团(R’)是异氰酸酯基。异氰酸酯硅烷可以同含氧基团(例如，在下文将描述的如图1A所示的氧化过程中)，以及氨基(例如，在下文同样将描述的如图4A所示的等离子处理过程中)反应，并且这些反应相对较快(例如，在几分钟内甚至几秒内)。
以下是硅烷化反应中涉及的化学物质的一些例子：i)包含可与官能化的碳纤维表面14’上的羧基、羟基以及氨基反应的异氰酸基的硅烷，ii)具有可以与官能化的碳纤维表面14’上的羧基反应的氨基的硅烷，iii)具有可与官能化的碳纤维表面14’上的氨基反应的羧基的硅烷，以及iv)具有可与官能化的碳纤维表面14’上的氨基反应的环氧的硅烷。如图1B所示，其展示了显示活化的碳纤维表面14’的硅烷化的反应流程的一个例子。在该例中硅烷具有上述通式RnSiR’m，其中Rn是烷氧基(例如：(-OY)n，其中是Y甲基(-CH3)或乙基(-C2H5)，并且n＝3)，以及R’m是异氰酸酯基(例如(-XNCO)m，其中X是亚甲基(-H2C-)、亚乙基(-H4C2-)、亚丙基(-H6C3-)或亚丁基(-H8C4-)以及m＝1)。在一个实例中，硅烷结构式为(C2H5O)3Si(CH2)3NCO(即：3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基异氰酸酯)。如所述，异氰酸酯基与改性碳纤维表面14’上的羧基具有很高的反应活性，导致硅烷化。其他含有异氰酸酯的硅烷的例子包括(三甲氧基甲硅烷基)丙基异氰酸酯，(三乙氧基甲硅烷基)丁基异氰酸酯，(三乙氧基甲硅烷基)乙基异氰酸酯，(三乙氧基甲硅烷基)甲基异氰酸酯，以及其他类似的。包含有胺官能团的硅烷的例子包括3-氨基丙基三乙氧基硅烷。此外，包含有羰基的硅烷的例子包括缩水甘油基(环氧基)硅烷，例如3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷。
进行图1A和1B所示的工艺过程，并且通过X射线光电子光谱(XPS)证实在处理过的碳纤维表面上硅烷醇部分的存在。图2A是未处理的碳纤维表面的XPS谱图，图2B是用硅烷醇部分处理后的碳纤维表面，即在图1B的反应流程中示出的硅烷化的碳纤维表面14”，的XPS谱图。未经处理的碳纤维表面的XPS谱图清楚地表明在大约290eV处出现一个峰，该峰表示碳原子。相同的碳原子峰(在大约290eV处)，在图2B所示的处理后的碳纤维表面的XPS谱图中同样出现。然而，在图2B所示的XPS谱图中还包含其他峰，例如，一个峰在大约530eV处，代表氧，另一个峰出现在大约150eV处，代表硅。这些XPS谱图清楚地表明依据图1A和1B所示方法进行处理的碳纤维充分地硅烷化；即，在约150eV处的峰指示碳纤维的表面14”上存在硅烷醇部分。
处理后的碳纤维表面14”上存在硅烷醇部分也通过飞行时间二次离子质谱证实(TOF-SIMS)。图3A是未经处理的碳纤维表面的TOF-SIMS谱图，图3B是用硅烷醇部分处理后的碳纤维表面，即如反应示意图1B所示的碳纤维表面14”，的TOF-SIMS谱图。图3B所示的处理后的碳纤维表面的TOF-SIMS谱图中在在荷质比(M/Z)为28处，清楚地出现一个峰，表示存在硅。相反，对于如图3A所示未经处理的TOF-SIMS谱图，其在28的位置上没有峰，表示在未经处理的碳纤维表面不存在硅。
如上文简要提及的那样，处理后的碳纤维12”(如图1B所示)由于，至少部分由于，在碳纤维的表面存在硅烷醇部分，所以表现出对于任何适合于处理玻璃纤维的施胶剂具有反应活性。通过使处理后的碳纤维12”与选择的施胶剂反应可以制得一种树脂增强材料。之后，可将树脂增强材料并入任何基体树脂中以最终制成碳纤维增强树脂。
在胺官能团用于处理碳纤维的例子中，如上文简要提及的那样，氨基在含氮气的环境下使用等离子处理引入碳纤维表面。等离子处理的例子在4A和4B的反应流程中描述。如图4A所示，碳纤维120在基于氮气(N2)的环境下于室温下(例如，18℃-23℃)暴露于等离子处理以用NH2使碳纤维表面140活化(即：引入-NH2基到表面140上)。表面处理后的碳纤维120’具有活化的碳纤维表面140’。
如图4B所示，活化碳纤维表面140’经硅烷化后形成硅烷化碳纤维表面140”。在图4B给出的例子中，硅烷化步骤涉及使活化碳纤维表面140’的氨基与硅烷160反应，以在活化碳纤维表面140’上引入硅烷醇部分(例如，-SiOH)。可用于这种反应的一种硅烷的例子是OCN-X-Si-OY，这里的X是指含碳基团(例如，亚甲基、亚乙基或亚丙基)，Y是指含碳基团(例如：甲基、乙基或丙基等)或氢。其它的适合的硅烷包括前面所描述到的那些(例如，参照图1B)。此过程形成硅烷化的碳纤维120”。
下面将连同图5系列(即，图5A，5B和5C)中的反应流程，描述一种制造碳纤维增强树脂的方法。在这些图中，值得注意的是，并未给出所有的化学组分(例如，官能团，羟基等)且使用了图1A和1B所示反应流程中形成的碳纤维12”。需要理解的是，此方法同样可用于通过如图4A和4B所示反应制作碳纤维120”。可以制造碳纤维树脂，例如通过引入官能团(FG)到表面上来处理碳纤维12的各个表面14以得到表面14’和官能化纤维12’，然后在官能化表面14’上引入硅烷醇部分(SiOH)以形成表面处理后的碳纤维表面14”，以及处理后的碳纤维12”。这些步骤在图5A中以单个步骤给出，而且结合上面的图1A，1B和4A，4B在之前也有表述。
处理后的碳纤维12”接下来用施胶剂SA涂覆或反应(例如，形成化学结合)以形成树脂增强材料18。这个反应表述在图5B中。这个反应可以通过在施胶剂浴中浸涂碳纤维12”来实现。施浆剂SA可物理涂覆在纤维12”上(例如，形成物理结合)，或者通过碳纤维表面14”上的硅烷醇和施胶剂中的硅烷醇之间的缩合反应与所述硅烷醇基发生化学反应(例如，形成化学结合)。
施胶剂SA可以从适于处理玻璃纤维的表面施胶剂中进行选择。施胶剂包含成膜化合物和偶联剂化合物。用于处理过的碳纤维12”的表面施胶剂SA中的偶联剂的一些例子有：N-β(氨乙基)-γ-氨丙基-甲基二甲氧基硅烷，N-β(氨乙基)-γ-氨丙基-三甲氧基硅烷，γ-氨丙基-三甲氧基硅烷，γ-缩水甘油基丙基(glycidopropyl)-三甲氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷、N-丙基-三甲氧基硅烷、氨烷基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基-丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷。成膜物可以从聚合物中选择，其中的一些例子有聚氨酯、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、橡胶、聚乙烯醇和/或类似物。
如图5C所示，在树脂MR中引入树脂增强物质18得到纤维增强树脂20。这可以通过挤出、预浸、树脂传递成型、片材成型和/或类似方法来实现。树脂MR的例子，其中纤维增强材料18加入上述树脂中，包含基体树脂，例如环氧树脂，聚酯、乙烯基酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚砜、聚砜及其组合。如图5C图示，施胶剂SA(特别是偶联剂)将处理后的碳纤维12”结合到基体树脂MR上。
需要理解的是，在这里给出的范围包括所述范围和所述范围内的任何值或子范围。例如从大约1nm到大约100μm的量，应该被理解为不仅指大约1nm到大约100μm之间明确指出的范围，也包括独立的数值，例如10nm、550nm、75μm等，同样还包括子范围。而且当使用“大约”描述一个数值时，这意味包含所述值的微小变化(+/-5％)。
需进一步理解的是，在说明书和权利要求书中，如此处所用到的单数形式的定语，除非另外明确指出，将包括基复数形式。
尽管详细地描述了几个实施例，但显然对于本领域技术人员而言所述实施例可以被改进。因此，上述说明应被认为是非限制性的。

Claims (17)

1.一种处理碳纤维的方法，包括：
在碳纤维表面引入官能团，所述官能团选自氨基、羧基、羟基、羰基及其组合，和
使所述官能团与硅烷反应在所述碳纤维表面引入硅烷醇部分，其中所述硅烷包含可与引入到所述碳纤维表面的所述官能团反应的异氰酸酯基。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于通过化学或物理处理方法实现在所述碳纤维表面引入所述官能团。
3.权利要求2所述的方法，其特征在于通过电化学处理方法实现在所述碳纤维表面引入所述官能团。
4.权利要求1所述的方法，其中所述硅烷选自(三乙氧基甲硅烷基)丙基异氰酸酯，(三乙氧基甲硅烷基)丁基异氰酸酯，(三乙氧基甲硅烷基)乙基异氰酸酯和(三乙氧基甲硅烷基)甲基异氰酸酯。
5.权利要求4所述的方法，其中所述硅烷选自3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基异氰酸酯。
6.通过权利要求1所述的方法制得的处理后的碳纤维，其中所述处理后的碳纤维对于玻璃纤维用施胶剂具有反应活性。
7.权利要求6所述的处理后的碳纤维，其中由所述处理后的碳纤维和所述施胶剂反应形成产物，所述产物用作多种树脂的增强材料。
8.权利要求7所述的处理后的碳纤维，其中所述多种树脂选自环氧树脂，聚酯、乙烯基酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚砜、聚砜及其组合。
9.权利要求8所述的处理后的碳纤维，其中所述多种树脂选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯及其组合。
10.一种制备纤维增强树脂的方法，包括：
通过以下步骤在碳纤维的各个表面引入硅烷醇部分对所述表面进行改性：
在碳纤维表面引入官能团，所述官能团选自氨基、羧基、羟基、羰基及其组合，和
使所述官能团与硅烷反应在所述碳纤维表面引入硅烷醇部分，其中所述硅烷包含可与引入到所述碳纤维表面的所述官能团反应的异氰酸酯基；
用偶联剂与处理后的碳纤维反应以形成树脂增强材料；和
在树脂中引入所述树脂增强材料。
11.权利要求10所述的方法，其中在所述碳纤维表面引入所述官能团是通过化学或物理处理方法实现的。
12.权利要求11所述的方法，其中在所述碳纤维表面引入所述官能团是通过电化学处理方法实现的。
13.权利要求10所述的方法，其中所述偶联剂选自N-β（氨乙基）-γ-氨丙基-甲基二甲氧基硅烷，N-β（氨乙基）-γ-氨丙基-三甲氧基硅烷，γ-氨丙基-三乙氧基硅烷，γ-缩水甘油醚基丙基-三甲氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N-丙基-三甲氧基硅烷、氨烷基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷。
14.一种纤维增强树脂，包含：
基体树脂；和
引入到所述基体树脂中的树脂增强材料，所述树脂增强材料是用硅烷醇部分处理过的并附着有偶联剂的碳纤维，
其中通过以下步骤处理碳纤维：
在碳纤维表面引入官能团，所述官能团选自氨基、羧基、羟基、羰基及其组合，和
使所述官能团与硅烷反应在所述碳纤维表面引入硅烷醇部分，其中所述硅烷包含可与引入到所述碳纤维表面的所述官能团反应的异氰酸酯基。
15.权利要求14所述的纤维增强树脂，其中所述树脂选自环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚砜、聚砜及其组合。
16.权利要求15所述的纤维增强树脂，其中所述树脂选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯及其组合。
17.权利要求14所述的纤维增强树脂，其中所述偶联剂选自N-β（氨乙基）-γ-氨丙基-甲基二甲氧基硅烷，N-β（氨乙基）-γ-氨丙基-三甲氧基硅烷，γ-氨丙基-三乙氧基硅烷，γ-缩水甘油醚基丙基-三甲氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、N-丙基-三甲氧基硅烷、氨烷基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷。
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