CN107354406B - 一种金属基碳纤维复合材料的制备方法 - Google Patents

一种金属基碳纤维复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属基碳纤维复合材料的制备方法,属于金属复合材料制备技术领域。本发明首先以聚乙烯醇等有机高分子材料为基体,经静电纺丝制得复合纤维,利用复合纤维的多羟基特性,吸附正硅酸乙酯水解产生的二氧化硅,随后控制缓慢的升温速率,制得中空螺旋碳纤维,再利用混合酸液对其进行氧化,使中空螺旋碳纤维具有丰富含氧官能团,再于多巴胺体系中,利用多巴胺溶液对金属离子的螯合以及优异的成膜性能,使体系中金属离子被吸附固定于中空螺旋纤维表面及内部孔隙中,再L‑抗坏血酸的还原作用下,生成金属单质,并被固定于中空螺旋纤维结构中,最终与金属粉体及粘合剂混合烧结,即得金属基碳纤维复合材料。

Description

一种金属基碳纤维复合材料的制备方法
技术领域
本发明公开了一种金属基碳纤维复合材料的制备方法,属于复合材料制备技术领域。
背景技术
金属基碳纤维复合材料(MMCs)因具有高比强度、高比模量和韧性好等优良性能,在航空航天,生物材料和民用工业领域具有广阔的应用前景,它是以碳纤维为增强纤维,金属为基体的复合材料。与金属材料相比,它具有高的比模量和比强度;与陶瓷相比,具有高的韧性和耐冲击性能。金属基体多采用铝、镁、镍、铜及他们的合金。
碳纤维沿着纤维轴取向,具有很好的力学性能和导电导热性能,因而作为增强填料或导电填料广泛应用于金属基复合材料或高分子基复合材料中。但由于碳纤维表面惰性大、表面能低,缺乏有化学活性的化学键,反应活性低,与基体的结合力差,表面存在较多的缺陷,直接影响了复合材料的力学性能,限制了碳纤维高性能的发挥。金属基复合材料制造过程中,碳纤维与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象,遇到的主要困难是纤维增强材料与基体合金的润湿问题。
一般来说,基体合金对增强材料的润湿性决定了他们之间的结合能力,润湿性越好,结合能力越好。解决这一问题的较有效的方法是在增强材料的表面上镀一层金属,抑制其与具体界面间的化学反应,使碳纤维与基体结合方式由原来的碳-金属接触方式变为金属-金属的接触方式,即提高了碳纤维与金属的润湿性,又解决了碳纤维与基体间的相容性差的问题。Wan等采用电镀法和真空热处理制备的碳纤维增强铜基复合材料具有高的电和热的传导性,低的热膨胀系数和优异的力学性能,广泛应用于电子、电器设备和热交换器中;Singh等将碳纤维(XA-S级)在丙酮溶液中超声处理获得清洁表面,再进行化学镀铜,镀铜后的碳纤维被作为增强体复合在6061铝合金中,复合后的合金进行搅拌铸造和时效硬化处理,拉伸和硬度强度都得到了明显提高。虽然以上处理一定程度上提高了碳纤维与基体的结合度,但因铜与碳纤维的润湿性很脆弱,仍然无法满足作为复合材料增强提的需要。
综上所述,虽然众多研究者在碳纤维金属化方法做了很多有效的尝试和探索,但现有的方法都存在一定的缺陷,金属化后的碳纤维的质量参差不齐,普适性补强,因此寻求一种最大限度地提高碳纤维与基体间的界面结合强度的制备方法是非常必要的。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是:针对传统金属基碳纤维复合材料在制备过程中,碳纤维与基体间界面结合强度不高,导致产品性能下降,无法达到预期效果的问题,提供了一种金属基碳纤维复合材料的制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
(1)按重量份数计,将4~6份聚乙烯醇,8~10份阿拉伯树胶,20~30份桃胶和80~100份水搅拌混合后静置溶胀,再经加热搅拌,得自制纺丝液,并将所得自制纺丝液转入高压静电纺丝机,进行纺丝,得复合纤维;
(2)将上述所得复合纤维分散于乙醇溶液中,于恒温搅拌状态下,向乙醇溶液中滴加复合纤维质量0.3~0.5倍的正硅酸乙酯,待滴加完毕,继续恒温搅拌反应2~4h,再经过滤、洗涤和干燥,得改性复合纤维;
(3)将上述所得改性复合纤维转入炭化炉,于氩气保护状态下以0.2~0.6℃/min速率缓慢升温至400~450℃,保温炭化2~4h后,继续以0.5~0.8℃/min速率程序升温至900~1000℃,保温炭化3~5h后,随炉冷却至室温,出料,得中空螺旋碳纤维;
(4)将上述所得中空螺旋碳纤维与混合有机洗涤液按质量比为1:10~1:20加入索氏抽提器,回流洗涤8~10h后,用质量分数为10~20%氢氧化钠溶液浸泡洗涤3~5次,再将氢氧化钠溶液洗涤后的中空螺旋碳纤维置于烘箱中干燥至恒重,得预处理碳纤维;
(5)将上述所得预处理碳纤维与混合酸液按质量比为1:40~1:60混合后,于温度为200~220℃,转速为400~600r/min条件下,恒温搅拌反应2~4h后,过滤,洗涤并干燥至恒重,得氧化碳纤维;
(6)按重量份数计,在反应釜中依次加入10~20份上述所得氧化碳纤维,100~120份质量浓度为1.8~2.0g/L多巴胺溶液,4~6份氯化铈,10~15份硫酸铜,搅拌混合后,再加入氧化碳纤维0.8~1.2倍的L-抗坏血酸,继续搅拌反应4~6h,过滤,洗涤和干燥,得金属/氧化碳纤维复合物;
(7)按重量份数计,将40~50份所得金属/氧化碳纤维复合物,50~70份纳米银粉与60~80份有机粘结剂混合后,压制成坯体,再将坯体转入真空烧结炉,于氮气保护状态下烧结,待自然冷却至室温,出料,即得金属基碳纤维复合材料。
步骤(1)所述的纺丝条件为:纺丝电压为20~22kV,温度为32~38℃,推进速度为0.3~0.5mm/s,接受距离为8~10cm。
步骤(2)所述的乙醇溶液质量分数为40~60%。
步骤(4)所述的混合有机洗涤液是由无水乙醇和丙酮按体积比为0.8:1~1:1混合而成。
步骤(5)所述的混合酸液是由以下重量份数的原料混合而成:10~20份质量分数为98%硫酸溶液,10~20份质量分数为65%硝酸溶液,40~60份质量分数为15%双氧水,3~5份高锰酸钾。
步骤(7)所述的有机粘结剂是由以下重量份数的原料混合而成:80~100份783稀释剂,10~30份环氧树脂E-44,15~20份酚醛树脂872A。
本发明的有益效果是:
(1)本发明首先以聚乙烯醇等有机高分子材料为基体,制成纺丝液,再经高压静电纺丝制得复合纤维,利用复合纤维的多羟基特性,在纤维表面吸附正硅酸乙酯水解产生的二氧化硅,随后严格控制较缓慢的升温速率,使复合纤维发生脱水和有机物分解,形成中空壳层支撑结构,在后续升温收缩过程中,直径较大的纤维因收缩量和热应力较大,支撑结构难以维持,使纤维的中空壳层破损形成裂纹,并沿受到剪切应力的面蔓延形成螺旋形结构,以释放应力,从而制得中空螺旋纤维,此结构有利于碳纤维与金属基体发生牢固的机械咬合,同时中空结构可填充部分金属基材,使碳纤维与金属基材发生有效融合,形成有机整体,提高碳纤维与金属基体的结合强度;
(2)本发明通过氧化处理中空螺旋纤维,使纤维表面及内部孔隙结构中富含羧基等含氧官能团,提高纤维表面与基材的亲和力,再于多巴胺体系中,利用多巴胺溶液对金属离子的螯合以及优异的成膜性能,使体系中金属离子被吸附固定于中空螺旋纤维表面及内部孔隙中,再L-抗坏血酸的还原作用下,生成金属单质,并被固定于中空螺旋纤维结构中,进一步提高纤维结构的粗糙度,提升碳纤维在金属基材中的润湿性,从而进一步提升碳纤维与金属基体的结合强度。
具体实施方式
首先按重量份数计,依次取4~6份聚乙烯醇,8~10份阿拉伯树胶,20~30份桃胶和80~100份水,倒入烧杯中,用玻璃棒搅拌混合15~30min后,静置溶胀2~4h,再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为85~90℃,转速为300~500r/min条件下恒温搅拌混合45~60min,得自制纺丝液,并将所得自制纺丝液转入高压静电纺丝机,于纺丝电压为20~22kV,温度为32~38℃,推进速度为0.3~0.5mm/s,接受距离为8~10cm条件下,进行纺丝,得复合纤维;再将所得复合纤维与质量分数为40~60%乙醇溶液按质量比为1:70~1:80混合,以40~50kHz频率超声分散30~45min后,倒入反应釜中,随后于温度为55~60℃,转速为200~400r/min条件下,向反应釜中滴加复合纤维质量0.3~0.5倍的正硅酸乙酯,待滴加完毕,继续恒温搅拌反应2~4h,再将反应釜中物料过滤,得滤饼,并用无水乙醇洗涤所得滤饼3~5次,再将洗涤后的滤饼转入烘箱中,于温度为105~110℃条件下干燥至恒重,得改性复合纤维;接着将所得改性复合纤维转入炭化炉,以30~50mL/min速率向炉内通入氩气,在氩气保护状态下以0.2~0.6℃/min速率缓慢升温至400~450℃,保温炭化2~4h后,继续以0.5~0.8℃/min速率程序升温至900~1000℃,保温炭化3~5h后,随炉冷却至室温,出料,得中空螺旋碳纤维;再将所得中空螺旋碳纤维与混合有机洗涤液按质量比为1:10~1:20加入索氏抽提器,加热回流洗涤8~10h后,用质量分数为10~20%氢氧化钠溶液浸泡洗涤3~5次,再将氢氧化钠溶液洗涤后的中空螺旋碳纤维置于烘箱中,于温度为105~110℃条件下干燥至恒重,得预处理碳纤维;随后将所得预处理碳纤维与混合酸液按质量比为1:40~1:60混合,于温度为200~220℃,转速为400~600r/min条件下,恒温搅拌反应2~4h后,过滤,洗涤并干燥至恒重,得氧化碳纤维;再按重量份数计,在反应釜中依次加入10~20份所得氧化碳纤维,100~120份质量浓度为1.8~2.0g/L多巴胺溶液,4~6份氯化铈,10~15份硫酸铜,以10~30mL/min速率向反应釜中通入氮气,再于温度为45~55℃,转速为400~600r/min条件下,向反应釜中加入氧化碳纤维质量0.8~1.2倍的L-抗坏血酸,继续搅拌反应4~6h,过滤,得滤渣,并将所得滤渣用去离子水洗涤3~5次,再将洗涤后的滤渣转入真空干燥箱,于温度为105~110℃条件下干燥至恒重,得金属/氧化碳纤维复合物;随后按重量份数计,将40~50份所得金属/氧化碳纤维复合物,50~70份纳米银粉与60~80份有机粘结剂混合后,压制成坯体,再将坯体转入真空烧结炉,于氮气保护状态下烧结,待自然冷却至室温,出料,即得金属基碳纤维复合材料。其中所述的混合有机洗涤液是由无水乙醇和丙酮按体积比为0.8:1~1:1混合而成。其中所述的混合酸液是由以下重量份数的原料混合而成:10~20份质量分数为98%硫酸溶液,10~20份质量分数为65%硝酸溶液,40~60份质量分数为15%双氧水,3~5份高锰酸钾。其中所述的有机粘结剂是由以下重量份数的原料混合而成:80~100份783稀释剂,10~30份环氧树脂E-44,15~20份酚醛树脂872A。
实例1
首先按重量份数计,依次取4份聚乙烯醇,8份阿拉伯树胶,20份桃胶和80份水,倒入烧杯中,用玻璃棒搅拌混合15min后,静置溶胀2h,再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为85℃,转速为300r/min条件下恒温搅拌混合45min,得自制纺丝液,并将所得自制纺丝液转入高压静电纺丝机,于纺丝电压为20kV,温度为32℃,推进速度为0.3mm/s,接受距离为8cm条件下,进行纺丝,得复合纤维;再将所得复合纤维与质量分数为40%乙醇溶液按质量比为1:70混合,以40kHz频率超声分散30min后,倒入反应釜中,随后于温度为55℃,转速为200r/min条件下,向反应釜中滴加复合纤维质量0.3倍的正硅酸乙酯,待滴加完毕,继续恒温搅拌反应2h,再将反应釜中物料过滤,得滤饼,并用无水乙醇洗涤所得滤饼3次,再将洗涤后的滤饼转入烘箱中,于温度为105℃条件下干燥至恒重,得改性复合纤维;接着将所得改性复合纤维转入炭化炉,以30mL/min速率向炉内通入氩气,在氩气保护状态下以0.2℃/min速率缓慢升温至400℃,保温炭化2h后,继续以0.5℃/min速率程序升温至900℃,保温炭化3h后,随炉冷却至室温,出料,得中空螺旋碳纤维;再将所得中空螺旋碳纤维与混合有机洗涤液按质量比为1:10加入索氏抽提器,加热回流洗涤8h后,用质量分数为10%氢氧化钠溶液浸泡洗涤3次,再将氢氧化钠溶液洗涤后的中空螺旋碳纤维置于烘箱中,于温度为105℃条件下干燥至恒重,得预处理碳纤维;随后将所得预处理碳纤维与混合酸液按质量比为1:40混合,于温度为200℃,转速为400r/min条件下,恒温搅拌反应2h后,过滤,洗涤并干燥至恒重,得氧化碳纤维;再按重量份数计,在反应釜中依次加入10份所得氧化碳纤维,100份质量浓度为1.8g/L多巴胺溶液,4份氯化铈,10份硫酸铜,以10mL/min速率向反应釜中通入氮气,再于温度为45℃,转速为400r/min条件下,向反应釜中加入氧化碳纤维质量0.8倍的L-抗坏血酸,继续搅拌反应4h,过滤,得滤渣,并将所得滤渣用去离子水洗涤3次,再将洗涤后的滤渣转入真空干燥箱,于温度为105℃条件下干燥至恒重,得金属/氧化碳纤维复合物;随后按重量份数计,将40份所得金属/氧化碳纤维复合物,50份纳米银粉与60份有机粘结剂混合后,压制成坯体,再将坯体转入真空烧结炉,于氮气保护状态下烧结,待自然冷却至室温,出料,即得金属基碳纤维复合材料。其中所述的混合有机洗涤液是由无水乙醇和丙酮按体积比为0.8:1混合而成。其中所述的混合酸液是由以下重量份数的原料混合而成:10份质量分数为98%硫酸溶液,10份质量分数为65%硝酸溶液,40份质量分数为15%双氧水,3份高锰酸钾。其中所述的有机粘结剂是由以下重量份数的原料混合而成:80份783稀释剂,10份环氧树脂E-44,15份酚醛树脂872A。
实例2
首先按重量份数计,依次取5份聚乙烯醇,9份阿拉伯树胶,25份桃胶和90份水,倒入烧杯中,用玻璃棒搅拌混合20min后,静置溶胀3h,再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为88℃,转速为400r/min条件下恒温搅拌混合50min,得自制纺丝液,并将所得自制纺丝液转入高压静电纺丝机,于纺丝电压为21kV,温度为36℃,推进速度为0.4mm/s,接受距离为9cm条件下,进行纺丝,得复合纤维;再将所得复合纤维与质量分数为50%乙醇溶液按质量比为1:75混合,以45kHz频率超声分散35min后,倒入反应釜中,随后于温度为58℃,转速为300r/min条件下,向反应釜中滴加复合纤维质量0.4倍的正硅酸乙酯,待滴加完毕,继续恒温搅拌反应3h,再将反应釜中物料过滤,得滤饼,并用无水乙醇洗涤所得滤饼4次,再将洗涤后的滤饼转入烘箱中,于温度为108℃条件下干燥至恒重,得改性复合纤维;接着将所得改性复合纤维转入炭化炉,以40mL/min速率向炉内通入氩气,在氩气保护状态下以0.4℃/min速率缓慢升温至42℃,保温炭化3h后,继续以0.7℃/min速率程序升温至950℃,保温炭化4h后,随炉冷却至室温,出料,得中空螺旋碳纤维;再将所得中空螺旋碳纤维与混合有机洗涤液按质量比为1:15加入索氏抽提器,加热回流洗涤9h后,用质量分数为15%氢氧化钠溶液浸泡洗涤4次,再将氢氧化钠溶液洗涤后的中空螺旋碳纤维置于烘箱中,于温度为108℃条件下干燥至恒重,得预处理碳纤维;随后将所得预处理碳纤维与混合酸液按质量比为1:50混合,于温度为210℃,转速为500r/min条件下,恒温搅拌反应3h后,过滤,洗涤并干燥至恒重,得氧化碳纤维;再按重量份数计,在反应釜中依次加入15份所得氧化碳纤维,110份质量浓度为1.9g/L多巴胺溶液,5份氯化铈,12份硫酸铜,以20mL/min速率向反应釜中通入氮气,再于温度为50℃,转速为500r/min条件下,向反应釜中加入氧化碳纤维质量1.1倍的L-抗坏血酸,继续搅拌反应5h,过滤,得滤渣,并将所得滤渣用去离子水洗涤4次,再将洗涤后的滤渣转入真空干燥箱,于温度为108℃条件下干燥至恒重,得金属/氧化碳纤维复合物;随后按重量份数计,将45份所得金属/氧化碳纤维复合物,60份纳米银粉与70份有机粘结剂混合后,压制成坯体,再将坯体转入真空烧结炉,于氮气保护状态下烧结,待自然冷却至室温,出料,即得金属基碳纤维复合材料。其中所述的混合有机洗涤液是由无水乙醇和丙酮按体积比为0.9:1混合而成。其中所述的混合酸液是由以下重量份数的原料混合而成:15份质量分数为98%硫酸溶液,15份质量分数为65%硝酸溶液,50份质量分数为15%双氧水,4份高锰酸钾。其中所述的有机粘结剂是由以下重量份数的原料混合而成:90份783稀释剂,20份环氧树脂E-44,18份酚醛树脂872A。
实例3
首先按重量份数计,依次取6份聚乙烯醇,10份阿拉伯树胶,30份桃胶和100份水,倒入烧杯中,用玻璃棒搅拌混合30min后,静置溶胀4h,再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器,于温度为90℃,转速为500r/min条件下恒温搅拌混合60min,得自制纺丝液,并将所得自制纺丝液转入高压静电纺丝机,于纺丝电压为22kV,温度为38℃,推进速度为0.5mm/s,接受距离为10cm条件下,进行纺丝,得复合纤维;再将所得复合纤维与质量分数为60%乙醇溶液按质量比为1:80混合,以50kHz频率超声分散45min后,倒入反应釜中,随后于温度为60℃,转速为400r/min条件下,向反应釜中滴加复合纤维质量0.5倍的正硅酸乙酯,待滴加完毕,继续恒温搅拌反应4h,再将反应釜中物料过滤,得滤饼,并用无水乙醇洗涤所得滤饼5次,再将洗涤后的滤饼转入烘箱中,于温度为110℃条件下干燥至恒重,得改性复合纤维;接着将所得改性复合纤维转入炭化炉,以50mL/min速率向炉内通入氩气,在氩气保护状态下以0.6℃/min速率缓慢升温至450℃,保温炭化4h后,继续以0.8℃/min速率程序升温至1000℃,保温炭化5h后,随炉冷却至室温,出料,得中空螺旋碳纤维;再将所得中空螺旋碳纤维与混合有机洗涤液按质量比为1:20加入索氏抽提器,加热回流洗涤10h后,用质量分数为20%氢氧化钠溶液浸泡洗涤5次,再将氢氧化钠溶液洗涤后的中空螺旋碳纤维置于烘箱中,于温度为110℃条件下干燥至恒重,得预处理碳纤维;随后将所得预处理碳纤维与混合酸液按质量比为1:60混合,于温度为220℃,转速为600r/min条件下,恒温搅拌反应4h后,过滤,洗涤并干燥至恒重,得氧化碳纤维;再按重量份数计,在反应釜中依次加入20份所得氧化碳纤维,120份质量浓度为2.0g/L多巴胺溶液,6份氯化铈,15份硫酸铜,以30mL/min速率向反应釜中通入氮气,再于温度为55℃,转速为600r/min条件下,向反应釜中加入氧化碳纤维质量1.2倍的L-抗坏血酸,继续搅拌反应6h,过滤,得滤渣,并将所得滤渣用去离子水洗涤5次,再将洗涤后的滤渣转入真空干燥箱,于温度为110℃条件下干燥至恒重,得金属/氧化碳纤维复合物;随后按重量份数计,将50份所得金属/氧化碳纤维复合物,70份纳米银粉与80份有机粘结剂混合后,压制成坯体,再将坯体转入真空烧结炉,于氮气保护状态下烧结,待自然冷却至室温,出料,即得金属基碳纤维复合材料。其中所述的混合有机洗涤液是由无水乙醇和丙酮按体积比为1:1混合而成。其中所述的混合酸液是由以下重量份数的原料混合而成:20份质量分数为98%硫酸溶液,20份质量分数为65%硝酸溶液,60份质量分数为15%双氧水,5份高锰酸钾。其中所述的有机粘结剂是由以下重量份数的原料混合而成:100份783稀释剂,30份环氧树脂E-44,20份酚醛树脂872A。
实例4(对比例)
按重量份数计,将50份市售短切碳纤维,70份纳米银粉与80份有机粘结剂混合后,压制成坯体,再将坯体转入真空烧结炉,于氮气保护状态下烧结,待自然冷却至室温,出料,即得金属基碳纤维复合材料。其中所述的有机粘结剂是由以下重量份数的原料混合而成:100份783稀释剂,30份环氧树脂E-44,20份酚醛树脂872A。
分别将实例1至4所得金属基碳纤维复合材料加工制成开关触点材料,并检测所得开关触点材料性能,所用具体测试方法如下所述:
电阻率:采用金属电阻率测试仪进行检测;
磨损量:将所制的开光触点材料用于DZ12-26自动空气开关经多次通断试验进行电寿命测试,配对动触点皆采用银-氧化锌。
具体测试结果如表1所示:
表1
密度/(g/cm3 硬度/HV10 电阻率/(μΩ·cm) 通断试验/次数 磨损量/g
实例1 9.26 85 2.04 12000 0.004
实例2 9.17 86 1.96 12000 0.003
实例3 8.96 84 1.88 15000 0.001
对比例 9.05 82 2.56 12000 0.06
由表1所示检测数据可知,本发明所得金属基碳纤维复合材料的密度和硬度等基础性能与常规产品相近,但得益于产品中金属与碳纤维更高的结合强度,其导电性能和耐磨减摩性能有明显提升。

Claims (5)

1.一种金属基碳纤维复合材料的制备方法,其特征在于具体制备步骤为:
(1)按重量份数计,将4~6份聚乙烯醇,8~10份阿拉伯树胶,20~30份桃胶和80~100份水搅拌混合后静置溶胀,再经加热搅拌,得自制纺丝液,并将所得自制纺丝液转入高压静电纺丝机,进行纺丝,得复合纤维;所述的纺丝条件为:纺丝电压为20~22kV,温度为32~38℃,推进速度为0.3~0.5mm/s,接受距离为8~10cm;
(2)将上述所得复合纤维分散于乙醇溶液中,于恒温搅拌状态下,向乙醇溶液中滴加复合纤维质量0.3~0.5倍的正硅酸乙酯,待滴加完毕,继续恒温搅拌反应2~4h,再经过滤、洗涤和干燥,得改性复合纤维;
(3)将上述所得改性复合纤维转入炭化炉,于氩气保护状态下以0.2~0.6℃/min速率缓慢升温至400~450℃,保温炭化2~4h后,继续以0.5~0.8℃/min速率程序升温至900~1000℃,保温炭化3~5h后,随炉冷却至室温,出料,得中空螺旋碳纤维;
(4)将上述所得中空螺旋碳纤维与混合有机洗涤液按质量比为1:10~1:20加入索氏抽提器,加热回流洗涤8~10h后,用质量分数为10~20%氢氧化钠溶液浸泡洗涤3~5次,再将氢氧化钠溶液洗涤后的中空螺旋碳纤维置于烘箱中干燥至恒重,得预处理碳纤维;
(5)将上述所得预处理碳纤维与混合酸液按质量比为1:40~1:60混合后,于温度为200~220℃,转速为400~600r/min条件下,恒温搅拌反应2~4h后,过滤,洗涤并干燥至恒重,得氧化碳纤维;
(6)按重量份数计,在反应釜中依次加入10~20份上述所得氧化碳纤维,100~120份质量浓度为1.8~2.0g/L多巴胺溶液,4~6份氯化铈,10~15份硫酸铜,搅拌混合后,再加入氧化碳纤维质量0.8~1.2倍的L-抗坏血酸,继续搅拌反应4~6h,过滤,洗涤和干燥,得金属/氧化碳纤维复合物;
(7)按重量份数计,将40~50份所得金属/氧化碳纤维复合物,50~70份纳米银粉与60~80份有机粘结剂混合后,压制成坯体,再将坯体转入真空烧结炉,于氮气保护状态下烧结,待自然冷却至室温,出料,即得金属基碳纤维复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种金属基碳纤维复合材料的制备方法,其特征在于:步骤(2)所述的乙醇溶液质量分数为40~60%。
3.根据权利要求1所述的一种金属基碳纤维复合材料的制备方法,其特征在于:步骤(4)所述的混合有机洗涤液是由无水乙醇和丙酮按体积比为0.8:1~1:1混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种金属基碳纤维复合材料的制备方法,其特征在于:步骤(5)所述的混合酸液是由以下重量份数的原料混合而成:10~20份质量分数为98%硫酸溶液,10~20份质量分数为65%硝酸溶液,40~60份质量分数为15%双氧水,3~5份高锰酸钾。
5.根据权利要求1所述的一种金属基碳纤维复合材料的制备方法,其特征在于:步骤(7)所述的有机粘结剂是由以下重量份数的原料混合而成:80~100份783稀释剂,10~30份环氧树脂E-44,15~20份酚醛树脂872A。
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