CN110528277A - 一种碳纤维的表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于碳纤维领域，尤其是一种碳纤维的表面处理方法，针对现有的碳纤维表面含氧含氮基团极少，必须对其进行表面处理的问题，现提出如下方案，其包括S1：将待加工的碳纤维利用打磨机进行打磨，以此去处碳纤维表面的浆剂；S2：将丁酮原液倒入浸泡桶，之后按照比例将蒸馏水倒入浸泡桶内，接着利用搅拌器对丁酮和蒸馏水进行搅拌，得出稀释后丁酮水溶液；S3：将打磨后的碳纤维泡入浸泡桶内，并且间隔一端时间对碳纤维的位置进行调整，本发明通过将碳纤维的表面经过打磨、浸泡以及熏蒸，达到与基体树脂增强的粘接性，处理速度快，效率高，碳纤维表面损伤小；装置简单易行，操作方便，适合工业上大规模生产。

Description

一种碳纤维的表面处理方法
技术领域
本发明涉及碳纤维技术领域，尤其涉及一种碳纤维的表面处理方法。
背景技术
碳纤维具有优异的力学性能(尤其是拉伸性能)，因此经常作为复合材料的增强相，特别是碳纤维增强树脂基复合材料得到了越来越广泛的重视和应用。复合材料的力学性能除了取决于增强相和基体的力学性能外，还取决于界面应力的传递情况。碳纤维的表面呈化学惰性，表面能低，为憎液性，致使其与基体的粘结不良，因此碳纤维在使用前都要经过表面处理。目前，碳纤维表面处理主要是希望增强碳纤维的表面化学活性，增强碳纤维与基体间的界面粘结强度，以增强复合材料的使用性能。
碳纤维是一种高性能特种纤维，其碳含量在90％以上，表面含氧含氮基团极少，必须对其进行表面处理，通过增强其与基体树脂的界面粘结性，碳纤维的优异性能才能在复合材料中得到充分发挥，所以我们提出一种碳纤维的表面处理方法，用于解决上述所提出的问题。
发明内容
基于背景技术存在碳纤维表面含氧含氮基团极少，必须对其进行表面处理的技术问题，本发明提出了一种碳纤维的表面处理方法。
本发明提出的一种碳纤维的表面处理方法，包括以下步骤：
S1：将待加工的碳纤维利用打磨机进行打磨，以此去处碳纤维表面的浆剂；
S2：将丁酮原液倒入浸泡桶，之后按照比例将蒸馏水倒入浸泡桶内，接着利用搅拌器对丁酮和蒸馏水进行搅拌，得出稀释后丁酮水溶液；
S3：将打磨后的碳纤维泡入浸泡桶内，并且间隔一端时间对碳纤维的位置进行调整；
S4：将碳纤维由浸泡桶内取出，并且利用冷风箱对碳纤维的外表面进行干燥；
S5：取一定量的固态的重铬酸钾放入研磨机，进行研磨，并且利用筛网对研磨后的重铬酸钾进行过滤；
S6：将重铬酸钾按照一定比例放入水桶内，并且将蒸馏水倒入水桶内，利用搅拌器将重铬酸钾和蒸馏水进行混合，且搅拌的方式采用间断的启动搅拌器，直至将重铬酸钾完全与蒸馏水进行混合，无颗粒状出现；
S7：将碳纤维放入水桶内进行浸泡，并且对浸泡时间进行限定，同时在浸泡期间内按照S3的步骤进行操作，并且再次对碳纤维进行风干；
S8：将经过S7处理后的碳纤维，放入盐水中，并且进行通入直流电电源，接着利用电动滚筒软毛刷对碳纤维的外表面进行摩擦，以此可以去除碳纤维表面上杂质，并且可以对碳纤维的表面进行电解；
S9：将碳酸氢氨与蒸馏水进行混合，放入蒸箱内进行加热，接着将碳纤维放入蒸箱内，使得碳纤维与蒸汽接触；
S10：经过蒸箱处理之后的碳纤维放置与冷水槽内，之后再次将碳纤维放置于冷风箱内进行干燥，然后取出进行收卷。
优选地，所述S1中，打磨机上选用的砂纸为800目，且打磨机的转速为500r/min。
优选地，所述S2中，丁酮原液与蒸馏水的配置比例为15:100，且搅拌器的搅拌时长为15min，搅拌器的转速为100r/min。
优选地，所述S3中，碳纤维在浸泡桶内的浸泡时间为30min，且间隔6min进行位置调整。
优选地，所述S4中，风冷箱内的温度为25摄氏度至35摄氏度，风冷时长为20min至35min。
优选地，所述S5中，重铬酸钾按照与蒸馏水比例为20:100进行称取，且研磨机的压力设置为25MPa。
优选地，所述S6中，搅拌器的转速为200r/min，且重铬酸钾采用间隔投放的方式放入水桶中，可以达到重铬酸钾与完全融合的目的。
优选地，所述S7中，将碳纤维放入水桶内浸泡的时间为60min，且间隔10min对碳纤维进行位置调整。
优选地，所述S8中，盐水的规格选用浓度为0.9%，且直流电源为24V，电动滚筒软毛刷的转速为50r/min。
优选地，所述S9中，碳酸氢铵与蒸馏水的配置的比例为35:100，且蒸箱采用顶部和底部同时出气，以此实现对碳纤维的两面同时熏蒸，使得碳纤维受热均匀，减少熏蒸时间。
本发明的有益效果：
首选利用打磨机对碳纤维的表面进行打磨，去除碳纤维表面的浆剂，接着将碳纤维放置在丁酮的水溶液中，进行浸泡，去除碳纤维表面的浆料，同时在浸泡的时候对碳纤维进行翻滚，使得碳纤维与丁酮水溶液进行充分接触，接着将碳纤维取出进行风干；
将碳纤维放置于重铬酸钾的水溶液中，并且利用搅拌器进行搅拌，使得碳纤维的表面与重铬酸钾充分融合，达到表面改性的目的；
接着将碳纤维放置盐水中并进行电离，进行氧化处理，使得碳纤维表面形成保护膜，之后放入蒸箱内经过氨气的熏蒸，对碳纤维表面所形成保护膜进行固定处理。
本发明通过将碳纤维的表面经过打磨、浸泡以及熏蒸，达到与基体树脂增强的粘接性，处理速度快，效率高，碳纤维表面损伤小；装置简单易行，操作方便，适合工业上大规模生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
一种碳纤维的表面处理方法，包括以下步骤：
S1：将待加工的碳纤维利用打磨机进行打磨，以此去处碳纤维表面的浆剂；
S2：将丁酮原液倒入浸泡桶，之后按照比例将蒸馏水倒入浸泡桶内，接着利用搅拌器对丁酮和蒸馏水进行搅拌，得出稀释后丁酮水溶液；
S3：将打磨后的碳纤维泡入浸泡桶内，并且间隔一端时间对碳纤维的位置进行调整；
S4：将碳纤维由浸泡桶内取出，并且利用冷风箱对碳纤维的外表面进行干燥；
S5：取一定量的固态的重铬酸钾放入研磨机，进行研磨，并且利用筛网对研磨后的重铬酸钾进行过滤；
S6：将重铬酸钾按照一定比例放入水桶内，并且将蒸馏水倒入水桶内，利用搅拌器将重铬酸钾和蒸馏水进行混合，且搅拌的方式采用间断的启动搅拌器，直至将重铬酸钾完全与蒸馏水进行混合，无颗粒状出现；
S7：将碳纤维放入水桶内进行浸泡，并且对浸泡时间进行限定，同时在浸泡期间内按照S3的步骤进行操作，并且再次对碳纤维进行风干；
S8：将经过S7处理后的碳纤维，放入盐水中，并且进行通入直流电电源，接着利用电动滚筒软毛刷对碳纤维的外表面进行摩擦，以此可以去除碳纤维表面上杂质，并且可以对碳纤维的表面进行电解；
S9：将碳酸氢氨与蒸馏水进行混合，放入蒸箱内进行加热，接着将碳纤维放入蒸箱内，使得碳纤维与蒸汽接触；
S10：经过蒸箱处理之后的碳纤维放置与冷水槽内，之后再次将碳纤维放置于冷风箱内进行干燥，然后取出进行收卷。
本实施例中，S1中，打磨机上选用的砂纸为800目，且打磨机的转速为500r/min。
本实施例中，S2中，丁酮原液与蒸馏水的配置比例为15:100，且搅拌器的搅拌时长为15min，搅拌器的转速为100r/min。
本实施例中，S3中，碳纤维在浸泡桶内的浸泡时间为30min，且间隔6min进行位置调整。
本实施例中，S4中，风冷箱内的温度为25摄氏度至35摄氏度，风冷时长为20min至35min。
本实施例中，S5中，重铬酸钾按照与蒸馏水比例为20:100进行称取，且研磨机的压力设置为25MPa。
本实施例中，S6中，搅拌器的转速为200r/min，且重铬酸钾采用间隔投放的方式放入水桶中，可以达到重铬酸钾与完全融合的目的。
本实施例中，S7中，将碳纤维放入水桶内浸泡的时间为60min，且间隔10min对碳纤维进行位置调整。
本实施例中，S8中，盐水的规格选用浓度为0.9%，且直流电源为24V，电动滚筒软毛刷的转速为50r/min。
本实施例中，S9中，碳酸氢铵与蒸馏水的配置的比例为35:100，且蒸箱采用顶部和底部同时出气，以此实现对碳纤维的两面同时熏蒸，使得碳纤维受热均匀，减少熏蒸时间
首选利用打磨机对碳纤维的表面进行打磨，去除碳纤维表面的浆剂，接着将碳纤维放置在丁酮的水溶液中，进行浸泡，去除碳纤维表面的浆料，同时在浸泡的时候对碳纤维进行翻滚，使得碳纤维与丁酮水溶液进行充分接触，接着将碳纤维取出进行风干，将碳纤维放置于重铬酸钾的水溶液中，并且利用搅拌器进行搅拌，使得碳纤维的表面与重铬酸钾充分融合，达到表面改性的目的，接着将碳纤维放置盐水中并进行电离，进行氧化处理，使得碳纤维表面形成保护膜，之后放入蒸箱内经过氨气的熏蒸，对碳纤维表面所形成保护膜进行固定处理，本发明通过将碳纤维的表面经过打磨、浸泡以及熏蒸，达到与基体树脂增强的粘接性，处理速度快，效率高，碳纤维表面损伤小；装置简单易行，操作方便，适合工业上大规模生产。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳纤维的表面处理方法，包括以下步骤：
S1：将待加工的碳纤维利用打磨机进行打磨，以此去处碳纤维表面的浆剂；
S2：将丁酮原液倒入浸泡桶，之后按照比例将蒸馏水倒入浸泡桶内，接着利用搅拌器对丁酮和蒸馏水进行搅拌，得出稀释后丁酮水溶液；
S3：将打磨后的碳纤维泡入浸泡桶内，并且间隔一端时间对碳纤维的位置进行调整；
S4：将碳纤维由浸泡桶内取出，并且利用冷风箱对碳纤维的外表面进行干燥；
S5：取一定量的固态的重铬酸钾放入研磨机，进行研磨，并且利用筛网对研磨后的重铬酸钾进行过滤；
S6：将重铬酸钾按照一定比例放入水桶内，并且将蒸馏水倒入水桶内，利用搅拌器将重铬酸钾和蒸馏水进行混合，且搅拌的方式采用间断的启动搅拌器，直至将重铬酸钾完全与蒸馏水进行混合，无颗粒状出现；
S7：将碳纤维放入水桶内进行浸泡，并且对浸泡时间进行限定，同时在浸泡期间内按照S3的步骤进行操作，并且再次对碳纤维进行风干；
S8：将经过S7处理后的碳纤维，放入盐水中，并且进行通入直流电电源，接着利用电动滚筒软毛刷对碳纤维的外表面进行摩擦，以此可以去除碳纤维表面上杂质，并且可以对碳纤维的表面进行电解；
S9：将碳酸氢氨与蒸馏水进行混合，放入蒸箱内进行加热，接着将碳纤维放入蒸箱内，使得碳纤维与蒸汽接触；
S10：经过蒸箱处理之后的碳纤维放置与冷水槽内，之后再次将碳纤维放置于冷风箱内进行干燥，然后取出进行收卷。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维的表面处理方法，其特征在于，所述S1中，打磨机上选用的砂纸为800目，且打磨机的转速为500r/min。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维的表面处理方法，其特征在于，所述S2中，丁酮原液与蒸馏水的配置比例为15:100，且搅拌器的搅拌时长为15min，搅拌器的转速为100r/min。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维的表面处理方法，其特征在于，所述S3中，碳纤维在浸泡桶内的浸泡时间为30min，且间隔6min进行位置调整。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维的表面处理方法，其特征在于，所述S4中，风冷箱内的温度为25摄氏度至35摄氏度，风冷时长为20min至35min。
6.根据权利要求1所述的一种碳纤维的表面处理方法，其特征在于，所述S5中，重铬酸钾按照与蒸馏水比例为20:100进行称取，且研磨机的压力设置为25MPa。
7.根据权利要求1所述的一种碳纤维的表面处理方法，其特征在于，所述S6中，搅拌器的转速为200r/min，且重铬酸钾采用间隔投放的方式放入水桶中，可以达到重铬酸钾与完全融合的目的。
8.根据权利要求1所述的一种碳纤维的表面处理方法，其特征在于，所述S7中，将碳纤维放入水桶内浸泡的时间为60min，且间隔10min对碳纤维进行位置调整。
9.根据权利要求1所述的一种碳纤维的表面处理方法，其特征在于，所述S8中，盐水的规格选用浓度为0.9%，且直流电源为24V，电动滚筒软毛刷的转速为50r/min。
10.根据权利要求1所述的一种碳纤维的表面处理方法，其特征在于，所述S9中，碳酸氢铵与蒸馏水的配置的比例为35:100，且蒸箱采用顶部和底部同时出气，以此实现对碳纤维的两面同时熏蒸，使得碳纤维受热均匀，减少熏蒸时间。
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