CN115450047B - 一种高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的制备方法 - Google Patents

一种高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的制备方法，其包括将高模量碳纤维放入体积比为3:1的硝酸和硫酸中在70～110℃下进行氧化以得到酸活化高模量碳纤维；将酸活化高模量碳纤维加入混合溶液中；向辐照管中通入保护气体后密封；将辐照管置于辐照室中，通过高能射线辐照酸活化高模量碳纤维产生自由基，使其与甲基丙烯酸缩水甘油酯单体接枝反应以进行共辐射接枝；将辐照后的高模量碳纤维从溶液中取出，用第二溶剂清洗后干燥得到高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。根据本发明的高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的制备方法，酸活化处理结合电离辐射，利用甲基丙烯酸缩水甘油酯对高模量碳纤维进行改性。

Description

一种高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的制备方法
技术领域
本发明涉及碳纤维，更具体地涉及一种高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的制备方法。
背景技术
高模量碳纤维(拉伸模量≥350GPa)具有高比刚度、尺寸稳定性和良好的热稳定性等优异的力学性能，已广泛应用于太阳能电池、人造卫星、光学平台等航天航空和军事领域。但高模量碳纤维本身的碳含量高和高度有序的晶体结构，使得其表面的化学惰性强，表面能低，边缘活性碳原子少，因此开展高模量碳纤维改性研究极具挑战。
低模量或中模量的碳纤维表面的常见改性方法有氧化法、涂层法、电聚合法和辐照法等，以上方法用于高模量碳纤维的表面改性未见报道。这主要是由于高模量碳纤维的碳含量高，在高温石墨化过程中，低模量或中模量碳纤维内部的二维乱层石墨结构逐渐向三维石墨微晶结构转变。而且随着石墨化温度提升，纤维内部石墨微晶层间距下降，微晶尺寸不断提升，导致其表面惰性强。
目前对于高模量碳纤维的表面处理方法主要有阳极氧化法、电泳沉积法。CN109161947 A通过将高模量碳纤维在弱碱性电解液中进行阳极氧化处理，使碳纤维表面产生活性碳原子，然后在酸性电解液中继续进行阳极氧化处理，可以显著提高碳纤维表面的活性基团，使碳纤维亲水性、亲液性同时增强，并且表面能明显增加。CN 113248746 B通过电泳沉积技术在高模量碳纤维的表面引入Ti3C2TxMXene，通过控制电泳沉积的电压有效的控制纤维表面Ti3C2TxMXene的负载量，从而实现Ti3C2TxMXene在高模量碳纤维表面上的一个均匀且高密度分布，同时还提高了纤维表面的粗糙度，增加高模量碳纤维的表面能。以上方法虽然能实现高模量碳纤维的表面改性，但其工艺条件苛刻，操作复杂，参数控制要求高，损伤纤维等不可避免的缺点，并不利于高模量碳纤维的表面处理。
发明内容
为了解决上述现有技术中的高模量碳纤维表面难以改性的难题，本发明提供一种高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的制备方法。
根据本发明的高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的制备方法，其包括如下步骤：S1，将高模量碳纤维放入体积比为3:1的硝酸和硫酸中在70～110℃下进行氧化以得到酸活化高模量碳纤维；S2，将阻聚剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯单体和第一溶剂加入辐照管中搅拌均匀形成混合溶液，然后将酸活化高模量碳纤维加入混合溶液中；S3，向辐照管中通入保护气体后密封；S4，将辐照管置于辐照室中，通过高能射线辐照酸活化高模量碳纤维产生自由基，使其与甲基丙烯酸缩水甘油酯单体接枝反应以进行共辐射接枝；S5，将辐照后的高模量碳纤维从溶液中取出，用第二溶剂清洗后干燥得到高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
优选地，在步骤S1中，氧化时间为20-60h。
优选地，在步骤S1中，氧化时间为24～48h。
优选地，在步骤S1中，氧化温度为80～100℃。
优选地，在步骤S2中，阻聚剂为三氯化铁、氯化铜和/或硫酸铜。
优选地，在步骤S2中，第一溶剂为甲醇、乙醇和/或水。
优选地，在步骤S2中，酸活化高模量碳纤维在混合溶液中的质量分数为0.1～5％，甲基丙烯酸缩水甘油酯单体在混合溶液中的体积分数为1～20％，阻聚剂的质量为甲基丙烯酸缩水甘油酯单体的质量的0.1～5％。
优选地，在步骤S4中，高能射线为电子束或伽马射线。
优选地，所述电子束的吸收剂量为10～500kGy，辐照剂量率为0.01～100kGy h-1；所述伽马射线的吸收剂量为10～500kGy，剂量率为1～20kGy h-1。
优选地，在步骤S5中，第二溶剂为丙酮、四氢呋喃、甲醇、乙醇中的一种或几种。
根据本发明的高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的制备方法，其中的酸活化步骤简单，且可控制氧化的程度，且通过酸活化可以增加纤维表面的含氧官能团数量，这些含氧官能团为后续的共辐射接枝反应创造了“反应位点”。根据本发明的高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的制备方法，高能射线辐照能够保证在不损伤纤维本体强度的前提下，也能提高纤维的表面能。根据本发明的高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的制备方法，在辐射接枝的过程中，接枝反应在室温下进行，方法简单，过程可控，通过改变接枝单体的浓度、吸收剂量等可以调控接枝率的大小。因此，本发明的酸活化处理结合电离辐射是一种有效、简便的(包括工程应用)无机材料界面和功能复合材料表面改性方法。
附图说明
图1是根据本发明的高模量碳纤维(CF)、酸活化纤维(OCF)和接枝后产物(OCF-g-GMA)的红外光谱图。
图2是根据本发明的高模量碳纤维的扫描电镜图。
图3是根据本发明的酸活化纤维的扫描电镜图。
图4是根据本发明的接枝后产物的扫描电镜图。
图5是根据本发明的实施例1-实施例3和酸活化纤维(即氧化后的纤维)的热重曲线图。
图6是根据本发明的高模量碳纤维不通过酸的活化，直接共辐射接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的产物的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
本发明提供一种高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的制备方法，首先将高模量碳纤维(CF)利用液相氧化法活化(酸活化)纤维表面以得到酸活化纤维(OCF)。而后将阻聚剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)单体和溶剂加入辐照管中搅拌均匀，再加酸活化纤维。向辐照管中通入保护性气体后密封，将辐照管置于辐照室中，通过高能射线辐照(电离辐射)酸活化纤维产生自由基，使其与甲基丙烯酸缩水甘油酯单体进行共辐射接枝。将辐照后的高模量碳纤维从溶液中取出，放入溶剂中多次清洗后干燥得到接枝后产物(OCF-g-GMA)，即高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
这里的液相氧化法能够使得纤维表面产生羧基、羟基等极性官能团，从而增加纤维表面极性，且液相氧化法操作简单、氧化程度容易控制，不易使纤维过度氧化从而影响其力学性能。根据本发明的制备方法，通过引入含有环氧基团的甲基丙烯酸缩水甘油酯，利用环氧基团容易与氨基、羟基等发生开环反应，实现在纤维与基体材料之间形成共价键，最终改善其与基体材料之间的相容性。另外，根据本发明的制备方法，通过酸活化协同电离辐射在高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，能够有效提高高模量碳纤维表面能，操作简单易行，适用性广，容易实现工业化，具有良好的发展前景。
根据本发明的制备方法首先包括S1，将高模量碳纤维放入体积比为3:1的硝酸和硫酸中进行氧化以得到酸活化高模量碳纤维。在优选的实施例中，氧化时间为20-60h，更优地，氧化时间为24～48h。在优选的实施例中，氧化温度为70～110℃，更优地，氧化温度为80～100℃。在优选的实施例中，高模量碳纤维为M40J型高模量碳纤维，其红外光谱图如图1所示，其扫描电镜图如图2所示，其是由普通碳纤维在2000-3000℃经过石墨化处理所得，表面非碳元素都被去除，使得高模量纤维的含碳量高于中低模纤维，表面比中低模纤维更加惰性，更加难以改性，在本发明的制备方法能用于改性高模量碳纤维的基础上，该制备方法用于改性中低模纤维是显然的。在优选的实施例中，将M40J碳纤维放入硝酸和硫酸体积比3：1的混合溶液中，在100℃下液相氧化48h后，将高模量碳纤维从酸溶液中取出后，用去离子水清洗至中性，真空干燥12h，得到酸活化高模量碳纤维，其红外光谱图如图1所示，其扫描电镜图如图3所示。可以看出，本发明的酸活化处理并没有对纤维表面产生刻蚀。
根据本发明的制备方法接下来包括S2，将阻聚剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯单体和第一溶剂加入辐照管中搅拌均匀形成混合溶液，然后将酸活化高模量碳纤维加入混合溶液中。具体地，阻聚剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯单体和第一溶剂加入辐照管中后，通过磁力搅拌器搅拌使其充分混合，再将酸活化高模量碳纤维加入到混合后的溶液中。这里的阻聚剂为三氯化铁、氯化铜和/或硫酸铜。这里的第一溶剂为甲醇、乙醇和/或水。在优选的实施例中，第一溶剂为体积比为1:1的甲醇和水。在优选的实施例中，酸活化高模量碳纤维在混合溶液中的质量分数为0.1～5％，甲基丙烯酸缩水甘油酯单体在混合溶液中的体积分数为1～20％，阻聚剂的质量为甲基丙烯酸缩水甘油酯单体的质量的0.1～5％。在优选的实施例中，混合溶液体系包括0.2g酸活化高模量碳纤维，0.1～1g三氯化铁，5ml～10ml甲基丙烯酸缩水甘油酯单体，和体积比为1:1的甲醇和水的溶液90-95ml。
根据本发明的制备方法接下来包括S3，向辐照管中通入保护气体后密封。具体地，向辐照管中通入保护性气体约20分钟后密封。这里的保护气体为真空、氮气、氩气或氦气中的一种或几种。
根据本发明的制备方法接下来包括S4，将辐照管置于辐照室中，通过高能射线辐照酸活化高模量碳纤维产生自由基，使其与甲基丙烯酸缩水甘油酯单体接枝反应以进行共辐射接枝。这里的高能射线为电子束或伽马射线，例如60Coγ射线。所述电子束为工业电子加速器或实验室用电子加速器释放的电子束流，其吸收剂量为10～500kGy；辐照剂量率为0.01～100kGy h-1；更优地，吸收剂量为30～100kGy，剂量率为1～50kGy h-1；所述伽马射线主要来自钴～60和铯～137等射线源，其吸收剂量为10～500kGy，剂量率为1～20kGy h-1。更优地，吸收剂量为30～100kGy，剂量率为1～10kGy h-1。
根据本发明的制备方法接下来包括S5，将辐照后的高模量碳纤维从溶液中取出，用第二溶剂(单体的良溶剂)清洗后干燥得到高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。具体地，将高模量碳纤维从溶液中取出，用第二溶剂超声清洗后真空干燥，得到高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。这里的第二溶剂为丙酮、四氢呋喃、甲醇、乙醇中的一种或几种。
实施例1
称取三氯化铁0.1g、分别量取甲基丙烯酸缩水甘油酯5ml、甲醇/水体积比＝1:1溶液95ml后，依次加入至辐照管中，用磁力搅拌器搅拌均匀后，将0.2g酸活化高模量碳纤维加入辐照管中，通入氮气约20分钟，然后放入钴(60Co)源中，剂量率为2kGy/h，吸收剂量为100kGy。辐照温度为25℃。将共辐射接枝后的酸活化高模量碳纤维从辐照管中取出，用四氢呋喃超声清洗反应产物3-5次，每次20min，以充分洗去反应中的均聚物、小分子单体。再用去离子水超声清洗3次，每次10min，清洗纤维表面的溶剂后，真空干燥12小时即得产物。该产物的扫描电镜图如图4所示，红外光谱图如图1中的OCF-g-GMA所示，在1730和1250、904、839cm-1处出现的新的吸收峰，分别为甲基丙烯酸缩水甘油酯中的羰基和环氧基团的伸缩振动峰，证明甲基丙烯酸缩水甘油酯已经成功接枝到高模量纤维的表面，由此可知得到的产物为接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯后的M40J高模量碳纤维。
实施例2
称取三氯化铁0.2g、分别量取甲基丙烯酸缩水甘油酯7.5ml、甲醇/水体积比＝1:1溶液92.5ml后，依次加入至辐照管中，用磁力搅拌器搅拌均匀后，将0.2g酸活化高模量碳纤维加入辐照管中，通入氮气约20分钟，然后放入钴(60Co)源中，剂量率为2kGy/h，吸收剂量为100kGy。辐照温度为25℃。将共辐射接枝后的酸活化高模量碳纤维从辐照管中取出，用四氢呋喃超声清洗反应产物3-5次，每次20min，以充分洗去反应中的均聚物、小分子单体。再用去离子水超声清洗3次，每次10min，清洗纤维表面的溶剂后，真空干燥12小时即得产物。
实施例3
称取三氯化铁0.3g、分别量取甲基丙烯酸缩水甘油酯10ml、甲醇/水体积比＝1:1溶液90ml后，依次加入至辐照管中，用磁力搅拌器搅拌均匀后，将0.2g酸活化高模量碳纤维加入辐照管中，通入氮气约20分钟，然后放入钴(60Co)源中，剂量率为2kGy/h，吸收剂量为100kGy。辐照温度为25℃。将共辐射接枝后的酸活化高模量碳纤维从辐照管中取出，用四氢呋喃超声清洗反应产物3-5次，每次20min，以充分洗去反应中的均聚物、小分子单体。再用去离子水超声清洗3次，每次10min，清洗纤维表面的溶剂后，真空干燥12小时即得产物。
实施例1-实施例3的热重曲线图如图5所示，通过热重分析得出接枝率公式见下：
其中，W1为酸活化高模量碳纤维失重量；W2为接枝后样品失重量。
通过热重分析得出接枝率见表1所示：
表1
接枝率/％
实施例1 11.1
实施例2 21.9
实施例3 22.4
实施例4
称取三氯化铁0.1g、分别量取甲基丙烯酸缩水甘油酯5ml、甲醇/水体积比＝1:1溶液95ml后，依次加入至辐照管中，用磁力搅拌器搅拌均匀后，将0.2g酸活化高模量碳纤维加入辐照管中，通入氮气约20分钟，然后放入钴(60Co)源中，剂量率为2kGy/h，吸收剂量为50kGy。辐照温度为25℃。将共辐射接枝后的酸活化高模量碳纤维从辐照管中取出，用四氢呋喃超声清洗反应产物3-5次，每次20min，以充分洗去反应中的均聚物、小分子单体。再用去离子水超声清洗3次，每次10min，清洗纤维表面的溶剂后，真空干燥12小时即得产物。
实施例5
称取三氯化铁0.2g、分别量取甲基丙烯酸缩水甘油酯7.5ml、甲醇/水体积比＝1:1溶液92.5ml后，依次加入至辐照管中，用磁力搅拌器搅拌均匀后，将0.2g酸活化高模量碳纤维加入辐照管中，通入氮气约20分钟，然后放入钴(60Co)源中，剂量率为2kGy/h，吸收剂量为50kGy。辐照温度为25℃。将共辐射接枝后的酸活化高模量碳纤维从辐照管中取出，用四氢呋喃超声清洗反应产物3-5次，每次20min，以充分洗去反应中的均聚物、小分子单体。再用去离子水超声清洗3次，每次10min，清洗纤维表面的溶剂后，真空干燥12小时即得产物。
实施例6
称取三氯化铁0.3g、分别量取甲基丙烯酸缩水甘油酯10ml、甲醇/水体积比＝1:1溶液90ml后，依次加入至辐照管中，用磁力搅拌器搅拌均匀后，将0.2g酸活化高模量碳纤维加入辐照管中，通入氮气约20分钟，然后放入钴(60Co)源中，剂量率为2kGy/h，吸收剂量为50kGy。辐照温度为25℃。将共辐射接枝后的酸活化高模量碳纤维从辐照管中取出，用四氢呋喃超声清洗反应产物3-5次，每次20min，以充分洗去反应中的均聚物、小分子单体。再用去离子水超声清洗3次，每次10min，清洗纤维表面的溶剂后，真空干燥12小时即得产物。
实施例7
称取三氯化铁0.1g、分别量取甲基丙烯酸缩水甘油酯5ml、甲醇/水体积比＝1:1溶液95ml后，依次加入至辐照管中，用磁力搅拌器搅拌均匀后，将0.2g酸活化高模量碳纤维加入辐照管中，通入氮气约20分钟，然后放入钴(60Co)源中，剂量率为2kGy/h，吸收剂量为30kGy。辐照温度为25℃。将共辐射接枝后的酸活化高模量碳纤维从辐照管中取出，用四氢呋喃超声清洗反应产物3-5次，每次20min，以充分洗去反应中的均聚物、小分子单体。再用去离子水超声清洗3次，每次10min，清洗纤维表面的溶剂后，真空干燥12小时即得产物。
实施例8
称取三氯化铁0.2g、分别量取甲基丙烯酸缩水甘油酯7.5ml、甲醇/水体积比＝1:1溶液92.5ml后，依次加入至辐照管中，用磁力搅拌器搅拌均匀后，将0.2g酸活化高模量碳纤维加入辐照管中，通入氮气约20分钟，然后放入钴(60Co)源中，剂量率为2kGy/h，吸收剂量为30kGy。辐照温度为25℃。将共辐射接枝后的酸活化高模量碳纤维从辐照管中取出，用四氢呋喃超声清洗反应产物3-5次，每次20min，以充分洗去反应中的均聚物、小分子单体。再用去离子水超声清洗3次，每次10min，清洗纤维表面的溶剂后，真空干燥12小时即得产物。
实施例9
称取三氯化铁0.3g、分别量取甲基丙烯酸缩水甘油酯10ml、甲醇/水体积比＝1:1溶液90ml后，依次加入至辐照管中，用磁力搅拌器搅拌均匀后，将0.2g酸活化高模量碳纤维加入辐照管中，通入氮气约20分钟，然后放入钴(60Co)源中，剂量率为2kGy/h，吸收剂量为30kGy。辐照温度为25℃。将共辐射接枝后的酸活化高模量碳纤维从辐照管中取出，用四氢呋喃超声清洗反应产物3-5次，每次20min，以充分洗去反应中的均聚物、小分子单体。再用去离子水超声清洗3次，每次10min，清洗纤维表面的溶剂后，真空干燥12小时即得产物。
各实施例中接枝率测试结果见表2所示：
表2
接枝率/％
实施例4 8.8
实施例5 15.7
实施例6 20.4
实施例7 5.5
实施例8 9.5
实施例9 10.1
实施例10
称取氯化铜0.2g、分别量取甲基丙烯酸缩水甘油酯5ml、甲醇/水体积比＝1:1溶液95ml后，依次加入至辐照管中，用磁力搅拌器搅拌均匀后，将0.2g酸活化高模量碳纤维加入辐照管中，通入氮气约20分钟，然后放入钴(60Co)源中，剂量率为2kGy/h，吸收剂量为100kGy。辐照温度为25℃。将共辐射接枝后的酸活化高模量碳纤维从辐照管中取出，用四氢呋喃超声清洗反应产物3-5次，每次20min，以充分洗去反应中的均聚物、小分子单体。再用去离子水超声清洗3次，每次10min，清洗纤维表面的溶剂后，真空干燥12小时即得产物。
实施例11
称取硫酸铜0.2g、分别量取甲基丙烯酸缩水甘油酯5ml、甲醇/水体积比＝1:1溶液95ml后，依次加入至辐照管中，用磁力搅拌器搅拌均匀后，将0.2g酸活化高模量碳纤维加入辐照管中，通入氮气约20分钟，然后放入钴(60Co)源中，剂量率为2kGy/h，吸收剂量为100kGy。辐照温度为25℃。将共辐射接枝后的酸活化高模量碳纤维从辐照管中取出，用四氢呋喃超声清洗反应产物3-5次，每次20min，以充分洗去反应中的均聚物、小分子单体。再用去离子水超声清洗3次，每次10min，清洗纤维表面的溶剂后，真空干燥12小时即得产物。
表3
接枝率/％
实施例10 9.5
实施例11 8.1
对比例1
称取三氯化铁0.1g、分别量取甲基丙烯酸缩水甘油酯5ml、甲醇/水体积比＝1:1溶液95ml后，依次加入至辐照管中，用磁力搅拌器搅拌均匀后，将0.2g高模量碳纤维加入辐照管中，通入氮气约20分钟，然后放入钴(60Co)源中，剂量率为2kGy/h，吸收剂量为100kGy。辐照温度为25℃。将辐照后高模量碳纤维从辐照管中取出，用去四氢呋喃溶液充分洗去反应中的均聚物、小分子单体。再用去离子水超声清洗3次，每次10min，清洗纤维表面的溶剂后，真空干燥12小时得到样品。其红外光谱和扫描电镜图分别如图1(CF-g-GMA)和图6。从图1红外光谱可以看出，相比于酸活化后接枝的样品(OCF-g-GMA)，直接在高模量碳纤维表面接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯在相应的位置并没有出现甲基丙烯酸缩水甘油酯的红外特征吸收峰，而通过电镜的观察也发现在高模量碳纤维表面并没有发现椭球状的甲基丙烯酸缩水甘油酯单体。因此，甲基丙烯酸缩水甘油酯并不能通过辐射接枝到未经过酸活化处理的高模量碳纤维表面。
对比例2
在共辐射接枝之前，分别对高模量碳纤维在30、60℃下氧化6h、12h，18h。称取三氯化铁0.1g、分别量取甲基丙烯酸缩水甘油酯5ml、甲醇/水体积比＝1:1溶液95ml后，依次加入至辐照管中，用磁力搅拌器搅拌均匀后，将0.2g在不同氧化温度和氧化时间下处理得到的高模量碳纤维加入辐照管中，通入氮气约20分钟，然后放入钴(60Co)源中，剂量率为2kGy/h，吸收剂量为100kGy。辐照温度为25℃。将辐照后的高模量碳纤维从辐照管中取出，用去四氢呋喃溶液充分洗去反应中的均聚物、小分子单体。再用去离子水超声清洗3次，每次10min，清洗纤维表面的溶剂后，真空干燥12小时得到样品。通过红外以及电镜证实了甲基丙烯酸缩水甘油酯并未成功接枝在高模量碳纤维的表面。
通过三年多的不懈努力，经历近千次的失败，本发明首次在高模量碳纤维表面实现了活化接枝。本发明所采用的酸活化处理结合电离辐射的方法，具有操作简单，反应条件可控，可适用于工业上对纤维表面的改性。纤维经过酸活化后，能够在纤维表面形成羟基、羧基等官能团。这些官能团赋予了纤维能够通过辐照这一手段来完成接枝的可能性。高模量碳纤维的碳含量高，晶体结构高度有序，导致其表面惰性大，表面能极低，开展高模量碳纤维改性研究极具挑战。尤其是通过辐射法在高模量碳纤维表面接枝功能性单体。高度有序的晶体结构使得单体在辐照后产生的自由基并不能扩散到高模量碳纤维通过辐照产生的自由基区域。因此，通过酸的活化处理协同电离辐照是很有必要的。通过酸的活化处理，使得高模量碳纤维表面产生的羧基、羟基等官能团，利用表面的这些官能团通过辐照产生的自由基来引发辐射接枝反应。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (9)

1.一种高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
S1，将高模量碳纤维放入体积比为3:1的硝酸和硫酸中在70~110℃下进行氧化20-60h以得到酸活化高模量碳纤维；
S2，将阻聚剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯单体和第一溶剂加入辐照管中搅拌均匀形成混合溶液，然后将酸活化高模量碳纤维加入混合溶液中；
S3，向辐照管中通入保护气体后密封；
S4，将辐照管置于辐照室中，通过高能射线辐照酸活化高模量碳纤维产生自由基，使其与甲基丙烯酸缩水甘油酯单体接枝反应以进行共辐射接枝；
S5，将辐照后的高模量碳纤维从溶液中取出，用第二溶剂清洗后干燥得到高模量碳纤维接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，氧化时间为24~48h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，氧化温度为80~100℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，阻聚剂为三氯化铁、氯化铜和/或硫酸铜。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，第一溶剂为甲醇、乙醇和/或水。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，酸活化高模量碳纤维在混合溶液中的质量分数为0.1~5%，甲基丙烯酸缩水甘油酯单体在混合溶液中的体积分数为1~20%，阻聚剂的质量为甲基丙烯酸缩水甘油酯单体的质量的0.1~5%。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，高能射线为电子束或伽马射线。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述电子束的吸收剂量为10~500kGy，辐照剂量率为0.01～100 kGy h-1；所述伽马射线的吸收剂量为10~500 kGy，剂量率为1~20 kGy h-1。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S5中，第二溶剂为丙酮、四氢呋喃、甲醇、乙醇中的一种或几种。
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酸性条件下微波改性活性碳纤维对Pb(II)的吸附;施周;胡慧君;杨灵芳;刘可;;环境工程学报(第06期);第2693-2698页 *

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