CN116283333A - 一种磺化石墨烯增强碳基复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种磺化石墨烯增强碳基复合材料及其制备方法和应用，涉及复合材料技术领域，包括用混酸和硅烷偶联剂KH550处理碳纤维，得到改性碳纤维；将改性碳纤维加入磺化石墨烯悬浮液，经磁力搅拌实现静电结合，得到增强碳纤维；将增强碳纤维与沥青焦、鳞片石墨和改质煤沥青进行混捏、筛粉和冲压，再高温焙烧，得到磺化石墨烯增强碳基复合材料，应用于火箭发动机喷管、飞机刹车盘和电气化列车受电弓滑板。本发明通过在硅烷偶联剂处理的氧化碳纤维上包覆磺化石墨烯，减少了碳纤维周围的裂纹扩展，改善了碳纤维与基体之间的界面性能，构建了硅烷偶联剂处理的氧化碳纤维与磺化石墨烯静电结合增强相的新结构，提升了复合材料的综合性能。

Description

一种磺化石墨烯增强碳基复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体而言，涉及一种磺化石墨烯增强碳基复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
碳基复合材料由于具有重量轻、强度高、耐磨损和热稳定性好等优点，已广泛应用于火箭发动机组件、飞机制动器和核工业等领域。但工业碳纤维表面光滑，化学活性不高，与基体的结合效果差，容易出现先天微裂纹并发展为孔洞，限制了复合材料机械性能与导电性能的提升。
现有碳纤维表面改性方法主要是利用化学能、辐射能等高能量破坏致密石墨层，但是这些能量大多会破坏纤维结构，使得纤维机械性能下降。而在碳纤维表面包覆纳米颗粒改善界面结构也存在严重的团聚问题。因此，开发同时提升碳纤维拉伸强度和改善复合材料界面性能的技术具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磺化石墨烯增强碳基复合材料及其制备方法和应用，以解决上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一方面，本申请提供了一种磺化石墨烯增强碳基复合材料的制备方法，包括：用混酸和硅烷偶联剂KH550处理碳纤维，得到改性碳纤维；将改性碳纤维加入磺化石墨烯悬浮液，经磁力搅拌实现静电结合，得到增强碳纤维；将增强碳纤维与沥青焦、鳞片石墨和改质煤沥青进行混捏、筛粉和冲压，形成生坯，高温焙烧生坯，得到磺化石墨烯增强碳基复合材料。
第二方面，本申请还提供了一种通过上述制备方法制得的磺化石墨烯增强碳基复合材料。
第三方面，本申请还提供了上述磺化石墨烯增强碳基复合材料在火箭发动机喷管、飞机刹车盘和电气化列车受电弓滑板的应用。
本发明的有益效果为：
本发明通过在硅烷偶联剂处理的氧化碳纤维上包覆磺化石墨烯，减少了碳纤维周围的裂纹扩展，改善了碳纤维与基体之间的界面性能，构建了硅烷偶联剂处理的氧化碳纤维与磺化石墨烯静电结合增强相的新结构，提升了复合材料的综合性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明磺化石墨烯增强碳基复合材料制备方法的流程示意图；
图2为氧化石墨烯包覆改性碳纤维示意图；
图3为磺化石墨烯包覆改性碳纤维示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1:
本实施例提供了一种磺化石墨烯增强碳基复合材料的制备方法。如图1所示，包括：
S100、采用混酸和硅烷偶联剂KH550处理碳纤维，得到改性碳纤维，硅烷偶联剂能在碳纤维表面形成薄膜，减少沟槽及缺陷，增加拉伸强度。
S200、将改性碳纤维加入磺化石墨烯悬浮液，经磁力搅拌实现静电结合，得到增强碳纤维。磺化石墨烯具有优异的分散性能与导电性能，同时磺酸基团可以促进碳纤维周围石墨微晶生长，减少裂纹扩展，改善纤维与基体之间的界面性能。
S300、将增强碳纤维与沥青焦、鳞片石墨和改质煤沥青混捏、筛粉和冲压，形成生坯，高温焙烧生坯，得到磺化石墨烯增强碳基复合材料。
在一些具体的实施例中，步骤S100中包括步骤S120、步骤S120、步骤S130。
S110、对碳纤维进行除浆；
S120、将除浆后的碳纤维加入浓硫酸和浓硝酸，并油浴混合3-5h，冷却至室温后用去离子水冲洗3-6次，对冲洗后的产物进行超声振荡和真空干燥，得到氧化碳纤维；所述浓硫酸和浓硝酸体积比为3∶1，油浴温度为70-85℃，超声振荡时间为15-35min，真空干燥温度为70-80℃，真空干燥时间为8-12h；碳纤维经过浓硫酸和浓硝酸处理后表面带有羟基、羧基等含氧官能团，而硅烷偶联剂分子一端的乙氧基容易水解生成不稳定的硅醇，极易与氧化碳纤维表面的羟基发生脱水缩合接枝在碳纤维上，且另一端带有氨基，为静电结合提供条件，随后偶联剂分子间的硅羟基进一步互相缩聚形成偶联剂膜，通过化学键牢固覆盖在碳纤维表面，减少沟槽及缺陷，增加拉伸强度。
S130、将氧化碳纤维加入硅烷偶联剂KH550和无水乙醇溶液的混合溶液中进行混合，并在40-50℃条件下超声振荡9-13h，得到改性碳纤维，所述硅烷偶联剂KH550和无水乙醇溶液的混合溶液浓度为1-5wt%。
在一些具体的实施例中，步骤S110中包括步骤S111、步骤S112和步骤S113。
S111、常温下将碳纤维浸泡于丙酮溶液中洗涤，洗涤时长30-36h；
S112、将洗涤后的碳纤维用无水乙醇冲洗3-5次；
S113、将冲洗后的碳纤维置于70-80℃的环境下真空干燥。
碳纤维在生产时为了减少后续包装、运输等过程的损失，通常会进行上浆处理，步骤S111、步骤S112和步骤S113可以有效改善碳纤维的润湿性并去除纤维中的杂质。
在一些具体的实施例中，步骤S200中包括步骤S210、步骤S220、步骤S230、步骤S240和步骤S250。
S210、天然石墨片氧化：将天然石墨片与去离子水均匀混合后缓慢加入浓硫酸和高锰酸钾，采用冰浴法控制混合物温度低于20℃，随后将其移入25-35℃的温水浴中机械搅拌12-15h得到粘稠的糊状物；
S220、用与浓硫酸等体积的去离子水稀释糊状物并加入过氧化氢溶液，机械搅拌2-4h后静置3-5h，取上清液，通过浓盐酸和去离子水将上清液洗涤至pH值为6；所述过氧化氢溶液浓度为2-4wt％，体积与浓硫酸相等；所述机械搅拌速度为600-700rpm。
S230、将洗涤后的上清液超声振荡0.5-1.5h后，以7500-8000rpm的速度离心10-20min，将离心得到的产物放入70-80℃的真空烘箱干燥8-12h，得到氧化石墨烯；
S240、氧化石墨烯磺化：在NaOH溶液中加入对氨基苯磺酸晶体，置于45-60℃的热水浴中溶解并冷却至室温，随后加入亚硝酸钠搅拌，将混合物溶液滴入装有浓盐酸的烧杯中，冰浴使温度保持在5℃以下，直到出现白色沉淀后搅拌10-20min，得到对氨基苯磺酸重氮盐。
S250、将氧化石墨烯置于真空烘箱中，在170-200℃下保持3-5h，后加入去离子水超声25-35min得到浓度为10mg/ml的石墨烯悬浮液，在石墨烯悬浮液中加入对氨基苯磺酸重氮盐，在冰浴条件下搅拌3-5h后用去离子水洗涤至pH=7，得到磺化石墨烯悬浮液。
步骤S210、步骤S220、步骤S230、步骤S240和步骤S250通过浓硫酸和高锰酸钾处理天然石墨片制备得到氧化石墨，随后在机械搅拌的作用下发生层间剥离，成为片状氧化石墨烯，再经过低温真空预还原、磺化反应、葡萄糖二次还原，合成了磺化石墨烯。该法简单易行，避免使用水合肼等有毒且污染环境的化学还原试剂，该方法制备工序简单，条件可控，适用于磺化石墨烯的批量制备。
进一步的，所述步骤S210天然石墨片氧化天然石墨片氧化中天然石墨片、去离子水、浓硫酸、高锰酸钾的体积质量比为1g：4mL：100ml：8g。
进一步的，所述步骤S240氧化石墨烯磺化中NaOH溶液、对氨基苯磺酸晶体、亚硝酸钠、浓盐酸的体积质量比为10ml：1g：0.4g：2ml，其中NaOH溶液浓度为1-3wt％
在一些具体的实施例中，步骤S200中还包括步骤S260和步骤S270。
S260、将改性碳纤维加入到浓度为0.5-1.5mg/ml的磺化石墨烯悬浮液中，磁力搅拌10-12h，得到混合溶液；
S270、混合溶液经离心后用去离子水清洗，并于70-80℃的环境下真空干燥8-12h；离心转速为7500-8000rpm，离心时间为10-20min，离心次数2-4次。
步骤S260和步骤S270使经硅烷偶联剂KH550改性后的氧化碳纤维表面氨基水解呈现正电性，而磺化石墨烯骨架上的大量羧基、羟基、环氧基及磺酸基等功能化基团使其表面带负电荷，二者通过正负电荷互相吸引实现静电结合，该方法简单可控，且不会影响纤维的拉伸强度。
在一些具体的实施例中，步骤S300还包括步骤S310、步骤S320、步骤S330和步骤S340。
S310、将增强碳纤维、沥青焦、鳞片石墨、改质煤沥青按照1-2 : 30-40 : 3-5 :20-30的质量比加入混捏机，得到混合粉末；混捏温度为200-300℃，混捏机转速为1000rpm-2000rpm，混捏时间为0.5h-3h；
S320、采用轧片机将混合粉末压实成片，再将片状物捣碎成粉，此过程循环三次，得到复合粉末，将复合粉末用电动振筛机筛选，筛选后的复合粉粒度控制在50μm-80μm；
S330、取筛选后的复合粉末放入成型模具，再将成型模具放入液压平板硫化机，得到生坯，所述液压平板硫化机的冲压压力为15-20 MPa，保压时间3-5分钟，冲压温度为130-190℃；
S340、将生坯进行高温焙烧，以40℃/h的速度升温至150-160℃，再以10-15℃/h的速度升温至510-550℃，然后以35-50℃/h的速度升温至720℃-750℃，最后以70-80℃/h的速度升温至1050℃，升温时间全程控制在40h-48h，升至1050℃后保温120h，制得磺化石墨烯增强碳基复合材料。
实施例2：
一种磺化石墨烯增强碳基复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
将碳纤维放入丙酮溶液洗涤36h，捞出后用无水乙醇冲洗3次，并置于75℃的真空环境下烘干得到除浆碳纤维；将浓硫酸（98%）和浓硝酸（67%）按照体积比3：1配置成20ml混酸溶液，加入2g除浆碳纤维，在75℃油浴中混合3h，冷却至室温后用去离子水冲洗5次并超声振荡15 min，在75℃的真空烘箱中干燥10h，得到氧化碳纤维；
在200mlKH550和乙醇溶液（1wt%）的混合溶液中加入氧化碳纤维，在40℃条件下超声振荡9h，得到改性碳纤维；
将5g天然石墨片与20ml去离子水混合均匀，缓慢加入500ml浓硫酸和40g高锰酸钾，采用冰水浴控制混合物温度不超过20℃。随后将混合物移入30℃的温水浴中，以600rpm的速度机械搅拌12h至混合物变成粘稠的糊状物，将糊状物置于冰水浴中，保持温度不超过50℃，慢慢加入500ml去离子水进行稀释，再加入500ml的过氧化氢溶液（2wt%）使溶液呈亮黄色，机械搅拌3h后静置4h，使用浓盐酸和去离子水洗涤上清液至pH值为6，将上清液超声0.5h后，以7500rpm的速度离心10min，放入75℃的真空烘箱干燥10h得到氧化石墨烯；
取1g对氨基苯磺酸晶体加入10mL的NaOH溶液（1wt%）中，在50℃的热水浴中溶解并冷却至室温，再加入0.4g亚硝酸钠搅拌，将混合物溶液滴入装有2mL浓盐酸（38%）的烧杯中，保持温度不超过5℃，当出现细粒状白色沉淀后，继续搅拌反应10min，得到对氨基苯磺酸重氮盐；
取400mg氧化石墨烯置于真空烘箱中，在170℃条件下保持3h，用去离子水稀释至10mg/ml后超声25min，加入对氨基苯磺酸重氮盐，在冰浴下强烈搅拌4h后用去离子水洗涤至中性得到磺化石墨烯悬浮液；
将磺化石墨烯悬浮液稀释至0.5mg/ml，加入改性碳纤维，以600rpm的转速磁力搅拌10h，得到的混合溶液经离心后用去离子水清洗，并于75℃的真空烘箱中干燥10h得到碳纤维增强相；其中离心转速为7500 rpm，离心时间为10min，离心次数为3次；
将碳纤维增强相、沥青焦、鳞片石墨、改质煤沥青按1：30：3：20的比例加入转速为1500rpm的混捏机中，在200℃条件下混捏0.5h，得到的粉末经轧片机压实成片，再将其捣碎成粉，循环三次后经过电动振筛机筛选出粒度在50μm-80μm的复合粉末；
取筛选后的粉末在冲压压力为15MPa，冲压温度为130℃的液压平板硫化机中冲压成型，保压3分钟；
将冲压后的材料放入焙烧炉中，以40℃/h的速度升温至150℃，再以10℃/h的速度升温至510℃，然后以35℃/h的速度升温至720℃，最后以70℃/h的速度升温至1050℃，保温120h，制得磺化石墨烯增强碳基复合材料。
实施例3：
本实施例提供了一种磺化石墨烯增强碳基复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
将碳纤维放入丙酮溶液洗涤36h，捞出后用无水乙醇冲洗3次，并置于75℃的真空环境下烘干，随后按照3：1的体积比将浓硫酸（98%）和浓硝酸（67%）配置成20ml混酸溶液，加入2g除浆碳纤维，于80℃油浴中混合4h，冷却至室温后用去离子水冲洗5次并超声振荡25min，在75℃的真空烘箱中干燥10h；
在200mlKH550和乙醇溶液（3wt%）混合溶液中加入氧化碳纤维，于45℃条件下超声振荡11h，得到改性碳纤维；
将5g天然石墨片与20ml去离子水混合均匀，缓慢加入500ml浓硫酸和40g高锰酸钾，采用冰水浴控制混合物温度不超过20℃。随后将混合物移入30℃的温水浴中，以700rpm的速度机械搅拌12h至混合物变成粘稠的糊状物，将其置于冰水浴中，保持温度不超过50℃，慢慢加入500ml去离子水进行稀释，再加入500ml的过氧化氢溶液（3wt%）使溶液呈亮黄色，机械搅拌3h后静置4h，使用浓盐酸和去离子水洗涤上清液至pH值为6，将上清液超声1h后，以7500rpm的速度离心15min，放入75℃的真空烘箱干燥10h得到氧化石墨烯；
取1g对氨基苯磺酸晶体加入10mL的NaOH溶液（2wt%）中，在50℃的热水浴中溶解并冷却至室温，再加入0.4g亚硝酸钠搅拌，将混合物溶液滴入装有2mL浓盐酸（38%）的烧杯中，保持温度不超过5℃，当出现细粒状白色沉淀后，继续搅拌反应15min得到对氨基苯磺酸重氮盐；
取400mg氧化石墨烯置于真空烘箱中，在190℃条件下保持4h，用去离子水稀释至10mg/ml后超声30min，加入对氨基苯磺酸重氮盐，在冰浴下强烈搅拌4h后用去离子水洗涤至中性得到磺化石墨烯悬浮液；
将磺化石墨烯悬浮液稀释至1.0mg/ml，加入改性碳纤维，以700rpm的转速磁力搅拌11h，得到的混合溶液经离心后用去离子水清洗，并于75℃的真空烘箱中干燥10h得到碳纤维增强相；其中离心转速为7500rpm，离心时间为15min，离心次数为3次；
将碳纤维增强相、沥青焦、鳞片石墨、改质煤沥青按1：40：5：30的比例加入转速为1500rpm的混捏机中，在250℃条件下混捏1.5h，得到的粉末经轧片机压实成片，再将其捣碎成粉，循环三次后经过电动振筛机筛选出粒度在50μm-80μm的复合粉末；
取筛选后的粉末在冲压压力为18MPa，冲压温度为160℃的液压平板硫化机中冲压成型，保压4分钟；
将冲压后的材料放入焙烧炉中，以40℃/h的速度升温至155℃，再以12℃/h的速度升温至530℃，然后以40℃/h的速度升温至730℃，最后以75℃/h的速度升温至1050℃，保温120h，制得磺化石墨烯增强碳基复合材料。
实施例4：
本实施例提供了一种磺化石墨烯增强碳基复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
将碳纤维放入丙酮溶液洗涤36h，捞出后用无水乙醇冲洗3次，并置于75℃的真空环境下烘干，随后按照3：1的体积比将浓硫酸（98%）和浓硝酸（67%）配置成20ml混酸溶液，加入2g除浆碳纤维，于85℃油浴中混合5h，冷却至室温后用去离子水冲洗5次并超声振荡35min，在75℃的真空烘箱中干燥10h；
在200mlKH550-乙醇溶液（5wt%）中加入所得氧化碳纤维，于50℃条件下超声振荡13h，得到改性碳纤维；
将5g天然石墨片与20ml去离子水混合均匀，缓慢加入500ml浓硫酸和40g高锰酸钾，采用冰水浴控制混合物温度不超过20℃。随后将混合物移入30℃的温水浴中，以800rpm的速度机械搅拌12h至混合物变成粘稠的糊状物，将其置于冰水浴中，保持温度不超过50℃，慢慢加入500ml去离子水进行稀释，再加入500ml的过氧化氢溶液（4wt%）使溶液呈亮黄色，机械搅拌3h后静置4h，使用浓盐酸和去离子水洗涤上清液至pH值为6，将上清液超声1.5h后，以7500rpm的速度离心20min，放入75℃的真空烘箱干燥10h得到氧化石墨烯；
取1g对氨基苯磺酸晶体加入10mL的NaOH溶液（3wt%）中，在50℃的热水浴中溶解并冷却至室温，再加入0.4g亚硝酸钠搅拌，将混合物溶液滴入装有2mL浓盐酸（38%）的烧杯中，保持温度不超过5℃，当出现细粒状白色沉淀后，继续搅拌反应20min得到对氨基苯磺酸重氮盐；
取400mg氧化石墨烯置于真空烘箱中，在200℃条件下保持5h，用去离子水稀释至10mg/ml后超声35min，加入对氨基苯磺酸重氮盐，在冰浴下强烈搅拌4h后用去离子水洗涤至中性得到磺化石墨烯悬浮液；
将磺化石墨烯悬浮液稀释至1.5mg/ml，加入所得改性碳纤维，以800rpm的转速磁力搅拌12h，得到的混合溶液经离心后用去离子水清洗，并于75℃的真空烘箱中干燥10h得到碳纤维增强相；其中离心转速为7500rpm，离心时间为20min，离心次数为3次；
将碳纤维增强相、沥青焦、鳞片石墨、改质煤沥青按2：40：5：30的比例加入转速为1500rpm的混捏机中，在300℃条件下混捏3h，得到的粉末经轧片机压实成片，再将其捣碎成粉，循环三次后经过电动振筛机筛选出粒度在50μm-80μm的复合粉末；
取筛选后的粉末在冲压压力为20MPa，冲压温度为190℃的液压平板硫化机中冲压成型，保压5分钟；
将冲压后的材料放入焙烧炉中，以40℃/h的速度升温至160℃，再以15℃/h的速度升温至550℃，然后以50℃/h的速度升温至750℃，最后以80℃/h的速度升温至1050℃，保温120h，制得磺化石墨烯增强碳基复合材料。
实施例5：
本实施例为现有碳纤维增强碳基复合材料制备方法，包括以下步骤：
将碳纤维放入丙酮溶液洗涤36h，用无水乙醇冲洗3次后置于75℃的真空环境下烘干；
将碳纤维、沥青焦、鳞片石墨、改质煤沥青按2：40：5：30的比例加入转速为1500rpm的混捏机中，在300℃条件下混捏3h，得到的粉末经轧片机压实成片，再将其捣碎成粉，循环三次后经过电动振筛机筛选出粒度在50μm-80μm的复合粉末；
取筛选后的粉末在冲压压力为20MPa，冲压温度为190℃的液压平板硫化机中冲压成型，保压5分钟；
将冲压后的材料放入焙烧炉中，以40℃/h的速度升温至160℃，再以15℃/h的速度升温至550℃，然后以50℃/h的速度升温至750℃，最后以80℃/h的速度升温至1050℃，保温120h。
对实施例2、实施例3、实施例4和实施例5制备的复合材料进行性能测试。利用水煮法来测量复合材料的孔隙率，利用四探针法在高精度电阻率测试仪中测量复合材料电阻率，采用电子万能材料试验机在室温下测试复合材料的拉伸强度和抗折抗压强度。测试结果如表1所示。
表1
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如表1所示：本发明利用硅烷偶联剂处理的氧化碳纤维与磺化石墨烯静电结合，制备了碳基复合材料，与实施例5的方法相比，优化后的复合材料各项性能都有提升，尤其是孔隙率和电阻率明显减小，拉伸强度和抗折强度明显提升，满足对碳基复合材料导电性好、机械强度高的发展需要。
现有技术中，利用改进Hummers法制备氧化石墨烯，通过“grafting to”法接枝到用硅烷偶联剂KH550处理的碳纤维表面，从而获得碳纤维/氧化石墨烯多尺度增强体，其氧化石墨烯包覆改性碳纤维如图2所示。
首先，本申请的磺化石墨烯比氧化石墨烯的分散性更好，与改性碳纤维结合时不易团聚。当pH=3时，磺化石墨烯水溶液的Zeta电位为-38.2mV，氧化石墨烯水溶液为-31.5mV，说明与氧化石墨烯相比，磺化石墨烯彼此间斥力更大，在水中的分散性更好、稳定性更强，制作成悬浮液与改性碳纤维结合时可以均匀包覆在纤维表面，如图3所示。通过图2和图3对比可以看出，本申请不易发生石墨烯膜在局部团聚的现象，进而本申请能有效改善纤维与碳基体之间的界面结合效果，使得受力时负荷可以均匀传递，提升复合材料的抗折、抗压强度。
其次，磺化石墨烯中大部分含氧基团被移除，石墨烯共轭结构恢复，导电性能提高。由于氧化石墨烯表面含有大量的含氧基团，破坏了石墨烯的共轭结构，所以氧化石墨烯几乎不导电，而经过磺化后绝大部分的含氧基团被移除，石墨烯的碳原子重新成为sp2结构，其导电性能得到显著提高。
再者，磺化石墨烯可以改变沥青碳化进程，提前了初始碳化时间和温度，有利于沥青分子中六元环结构扩展，促进了石墨微晶生长，优化纤维与沥青界面处的微观结构。经过长时间的结构完善后内部缺陷减少，结构完整性提高，复合材料孔隙率降低。
最后，该现有技术采用氧化石墨烯中的羧基与硅烷偶联剂处理碳纤维表面氨基发生酰胺反应的原理将二者结合起来，但通常情况下，酰胺化反应比较难发生，需要加入缩合剂来促进反应进行，且反应过程中氧化石墨烯表面羧基也可能与自身羟基发生反应，无法控制反应类型。本申请采用静电结合的方法实现磺化石墨烯与改性碳纤维的有效结合，磺化石墨烯带负电且比氧化石墨烯电位绝对值更大，其与带正电的改性碳纤维在磁力搅拌的作用下可以通过正负电荷互相吸引实现结合，这种方法简单可控，易于操作，不需要复杂苛刻的实验条件。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种磺化石墨烯增强碳基复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
用混酸和硅烷偶联剂KH550处理碳纤维，得到改性碳纤维；
将改性碳纤维加入磺化石墨烯悬浮液，经磁力搅拌实现静电结合，得到增强碳纤维；
将增强碳纤维与沥青焦、鳞片石墨和改质煤沥青进行混捏、筛粉和冲压，形成生坯，高温焙烧生坯，得到磺化石墨烯增强碳基复合材料。
2.根据权利要求1所述的磺化石墨烯增强碳基复合材料的制备方法，其特征在于，采用混酸和硅烷偶联剂KH550处理碳纤维包括：
对碳纤维进行除浆；
将除浆后的碳纤维加入浓硫酸和浓硝酸，并油浴混合3-5h，冷却至室温后用去离子水冲洗3-6次，对冲洗后的产物进行超声振荡和真空干燥，得到氧化碳纤维；所述浓硫酸和浓硝酸体积比为3∶1，油浴温度为70-85℃，超声振荡时间为15-35min，真空干燥温度为70-80℃，真空干燥时间为8-12h；
将氧化碳纤维加入硅烷偶联剂KH550和无水乙醇溶液的混合溶液中进行混合，并在40-50℃条件下超声振荡9-13h，得到改性碳纤维，所述硅烷偶联剂KH550和无水乙醇溶液的混合溶液浓度为1-5wt%。
3.根据权利要求2所述的磺化石墨烯增强碳基复合材料的制备方法，其特征在于，对碳纤维进行除浆包括：
常温下将碳纤维浸泡于丙酮溶液中洗涤，洗涤时长30-36h；
将洗涤后的碳纤维用无水乙醇冲洗3-5次；
将冲洗后的碳纤维置于70-80℃的环境下真空干燥。
4.根据权利要求1所述的磺化石墨烯增强碳基复合材料的制备方法，其特征在于，磺化石墨烯悬浮液制备过程为：
天然石墨片氧化：将天然石墨片与去离子水均匀混合后缓慢加入浓硫酸和高锰酸钾，采用冰浴法控制混合物温度低于20℃，随后将其移入25-35℃的温水浴中机械搅拌12-15h得到粘稠的糊状物；
用与浓硫酸等体积的去离子水稀释糊状物并加入过氧化氢溶液，机械搅拌2-4h后静置3-5h，取上清液，通过浓盐酸和去离子水将上清液洗涤至pH值为6；所述过氧化氢溶液浓度为2-4wt％，体积与浓硫酸相等；所述机械搅拌速度为600-700rpm；
将洗涤后的上清液超声振荡0.5-1.5h后，以7500-8000rpm的速度离心10-20min，将离心得到的产物放入70-80℃的真空烘箱干燥8-12h，得到氧化石墨烯；
氧化石墨烯磺化：在NaOH溶液中加入对氨基苯磺酸晶体，置于45-60℃的热水浴中溶解并冷却至室温，随后加入亚硝酸钠搅拌，将混合物溶液滴入装有浓盐酸的烧杯中，冰浴使温度保持在5℃以下，直到出现白色沉淀后搅拌10-20min，得到对氨基苯磺酸重氮盐；
将氧化石墨烯置于真空烘箱中，在170-200℃下保持3-5h，后加入去离子水超声25-35min得到浓度为10mg/ml的石墨烯悬浮液，在石墨烯悬浮液中加入对氨基苯磺酸重氮盐，在冰浴条件下搅拌3-5h后用去离子水洗涤至pH=7，得到磺化石墨烯悬浮液。
5.根据权利要求4所述的磺化石墨烯增强碳基复合材料的制备方法，其特征在于，所述天然石墨片氧化中天然石墨片、去离子水、浓硫酸、高锰酸钾的体积质量比为1g：4mL：100ml：8g。
6.根据权利要求4所述的磺化石墨烯增强碳基复合材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯磺化中NaOH溶液、对氨基苯磺酸晶体、亚硝酸钠、浓盐酸的体积质量比为10ml：1g：0.4g：2ml，其中NaOH溶液浓度为1-3wt％。
7.根据权利要求1所述的磺化石墨烯增强碳基复合材料的制备方法，其特征在于，所述静电结合包括：
将改性碳纤维加入到浓度为0.5-1.5mg/ml的磺化石墨烯悬浮液中，磁力搅拌10-12h，得到混合溶液；
混合溶液经离心后用去离子水清洗，并于70-80℃的环境下真空干燥8-12h；离心转速为7500-8000rpm，离心时间为10-20min，离心次数2-4次。
8.根据权利要求1所述的磺化石墨烯增强碳基复合材料的制备方法，其特征在于，得到磺化石墨烯增强碳基复合材料具体包括：
将增强碳纤维、沥青焦、鳞片石墨、改质煤沥青按照1-2 : 30-40 : 3-5 : 20-30的质量比加入混捏机，得到混合粉末；混捏温度为200-300℃，混捏机转速为1000rpm-2000rpm，混捏时间为0.5h-3h；
采用轧片机将混合粉末压实成片，再将片状物捣碎成粉，此过程循环三次，得到复合粉末，将复合粉末筛选，筛选后的复合粉粒度控制在50μm-80μm；
取筛选后的复合粉末放入成型模具，再将成型模具放入液压平板硫化机，得到生坯，所述液压平板硫化机的冲压压力为15-20 MPa，保压时间3-5分钟，冲压温度为130-190℃；
将生坯进行高温焙烧，以40℃/h的速度升温至150-160℃，再以10-15℃/h的速度升温至510-550℃，然后以35-50℃/h的速度升温至720℃-750℃，最后以70-80℃/h的速度升温至1050℃，升温时间全程控制在40h-48h，升至1050℃后保温120h，制得磺化石墨烯增强碳基复合材料。
9.一种磺化石墨烯增强碳基复合材料，其特征在于，由权利要求1-8中任意一项所述的磺化石墨烯增强碳基复合材料的制备方法制得。
10.权利要求9所述磺化石墨烯增强碳基复合材料在火箭发动机喷管、飞机刹车盘和电气化列车受电弓滑板中的应用。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116715533A (zh) * 2023-08-11 2023-09-08 西南交通大学 生长碳化硅纳米线的碳纤维增强受电弓滑板的制备方法
CN117024166A (zh) * 2023-08-21 2023-11-10 湖北东南佳特碳新材料有限公司 一种碳-碳复合材料受电弓滑板及其制备方法
CN117263706A (zh) * 2023-10-07 2023-12-22 湖北东南佳新材料有限公司 一种耐磨低电阻碳材料及其制备方法
CN117466629A (zh) * 2023-12-27 2024-01-30 富优特(山东)新材料科技有限公司 一种石墨烯增强氧化铝陶瓷及其制备方法

Citations (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01145375A (ja) * 1987-12-01 1989-06-07 Akimitsu Okura 炭素繊維強化炭素複合材の製造方法
JPH0323207A (ja) * 1989-06-16 1991-01-31 Nippon Steel Chem Co Ltd 炭素成形体の製造方法
JPH0388706A (ja) * 1989-08-31 1991-04-15 Hitachi Chem Co Ltd 炭素材の製造法
US5205888A (en) * 1990-07-03 1993-04-27 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Process for producing carbon fiber reinforced carbon materials
CN1724474A (zh) * 2005-05-31 2006-01-25 哈尔滨工业大学 热结构用沥青基炭／炭复合材料及其制备方法
CN102311273A (zh) * 2011-06-09 2012-01-11 苏州东南碳制品有限公司 一种炭纤维增强受电弓碳滑板及其制造方法
CN104649263A (zh) * 2015-03-06 2015-05-27 山西亮宇炭素有限公司 炭石墨复合材料的制备方法
CN105152674A (zh) * 2015-08-18 2015-12-16 河南泛锐复合材料研究院有限公司 石墨烯改性炭/炭复合材料受电弓滑板的制备方法
CN105236983A (zh) * 2015-10-20 2016-01-13 大同新成新材料股份有限公司 一种采用新工艺制备高速列车受电弓滑板碳滑板的方法
WO2016201940A1 (zh) * 2015-06-17 2016-12-22 田东 一种炭/石墨复合负极材料的制备方法
CN107554304A (zh) * 2016-06-30 2018-01-09 苏州东南佳新材料股份有限公司 一种磁悬浮列车用碳滑块
CN107879741A (zh) * 2017-10-30 2018-04-06 大同新成新材料股份有限公司 一种新型受电弓纯碳滑条材料的制备方法
CN108610082A (zh) * 2018-07-17 2018-10-02 大同新成新材料股份有限公司 一种碳纤维增强受电弓碳滑板的制备工艺
CN108997696A (zh) * 2018-07-12 2018-12-14 山东佳星环保科技有限公司 一种石墨烯增强碳纤维复合材料的制备方法
CN109574696A (zh) * 2019-01-25 2019-04-05 西南交通大学 一种高强度耐电弧受电弓滑板材料及其制备方法
WO2019195069A1 (en) * 2018-04-05 2019-10-10 Ocv Intellectual Capital, Llc Carbon fibers with tuned stiffness
CN110436950A (zh) * 2019-08-15 2019-11-12 合肥工业大学 一种高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法
CN110511050A (zh) * 2019-09-02 2019-11-29 大同新成新材料股份有限公司 一种多晶硅铸锭炉用碳纤维石墨材料及其制备方法
CN110524905A (zh) * 2019-08-21 2019-12-03 大同新成新材料股份有限公司 一种碳碳复合材料模压方法
CN110963817A (zh) * 2019-11-22 2020-04-07 大同新成新材料股份有限公司 一种碳纤维增强受电弓纯碳碳滑条材料的制备方法
CN112225576A (zh) * 2020-10-20 2021-01-15 大同通扬碳素有限公司 一种利于降低损耗的石墨电极的制备方法
CN112624783A (zh) * 2020-12-17 2021-04-09 西南交通大学 一种生长碳纳米管的预氧化丝增强受电弓滑板的制备方法
CN113336565A (zh) * 2021-07-21 2021-09-03 西南交通大学 一种中间相碳微球增强碳基受电弓滑板及其制备方法
CN113584531A (zh) * 2021-09-03 2021-11-02 河北鸿科碳素有限公司 高抗氧化性预焙阳极生产工艺
CN114478042A (zh) * 2022-02-23 2022-05-13 永安市鼎丰碳素科技有限公司 一种纤维增强的特种等静压石墨的制备方法
CN114853474A (zh) * 2022-04-28 2022-08-05 湖南大学 一种发动机主轴支点密封用高强炭石墨材料及其制备方法

Patent Citations (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01145375A (ja) * 1987-12-01 1989-06-07 Akimitsu Okura 炭素繊維強化炭素複合材の製造方法
JPH0323207A (ja) * 1989-06-16 1991-01-31 Nippon Steel Chem Co Ltd 炭素成形体の製造方法
JPH0388706A (ja) * 1989-08-31 1991-04-15 Hitachi Chem Co Ltd 炭素材の製造法
US5205888A (en) * 1990-07-03 1993-04-27 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Process for producing carbon fiber reinforced carbon materials
CN1724474A (zh) * 2005-05-31 2006-01-25 哈尔滨工业大学 热结构用沥青基炭／炭复合材料及其制备方法
CN102311273A (zh) * 2011-06-09 2012-01-11 苏州东南碳制品有限公司 一种炭纤维增强受电弓碳滑板及其制造方法
CN104649263A (zh) * 2015-03-06 2015-05-27 山西亮宇炭素有限公司 炭石墨复合材料的制备方法
WO2016201940A1 (zh) * 2015-06-17 2016-12-22 田东 一种炭/石墨复合负极材料的制备方法
CN105152674A (zh) * 2015-08-18 2015-12-16 河南泛锐复合材料研究院有限公司 石墨烯改性炭/炭复合材料受电弓滑板的制备方法
CN105236983A (zh) * 2015-10-20 2016-01-13 大同新成新材料股份有限公司 一种采用新工艺制备高速列车受电弓滑板碳滑板的方法
CN107554304A (zh) * 2016-06-30 2018-01-09 苏州东南佳新材料股份有限公司 一种磁悬浮列车用碳滑块
CN107879741A (zh) * 2017-10-30 2018-04-06 大同新成新材料股份有限公司 一种新型受电弓纯碳滑条材料的制备方法
WO2019195069A1 (en) * 2018-04-05 2019-10-10 Ocv Intellectual Capital, Llc Carbon fibers with tuned stiffness
CN108997696A (zh) * 2018-07-12 2018-12-14 山东佳星环保科技有限公司 一种石墨烯增强碳纤维复合材料的制备方法
CN108610082A (zh) * 2018-07-17 2018-10-02 大同新成新材料股份有限公司 一种碳纤维增强受电弓碳滑板的制备工艺
CN109574696A (zh) * 2019-01-25 2019-04-05 西南交通大学 一种高强度耐电弧受电弓滑板材料及其制备方法
CN110436950A (zh) * 2019-08-15 2019-11-12 合肥工业大学 一种高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法
CN110524905A (zh) * 2019-08-21 2019-12-03 大同新成新材料股份有限公司 一种碳碳复合材料模压方法
CN110511050A (zh) * 2019-09-02 2019-11-29 大同新成新材料股份有限公司 一种多晶硅铸锭炉用碳纤维石墨材料及其制备方法
CN110963817A (zh) * 2019-11-22 2020-04-07 大同新成新材料股份有限公司 一种碳纤维增强受电弓纯碳碳滑条材料的制备方法
CN112225576A (zh) * 2020-10-20 2021-01-15 大同通扬碳素有限公司 一种利于降低损耗的石墨电极的制备方法
CN112624783A (zh) * 2020-12-17 2021-04-09 西南交通大学 一种生长碳纳米管的预氧化丝增强受电弓滑板的制备方法
CN113336565A (zh) * 2021-07-21 2021-09-03 西南交通大学 一种中间相碳微球增强碳基受电弓滑板及其制备方法
CN113584531A (zh) * 2021-09-03 2021-11-02 河北鸿科碳素有限公司 高抗氧化性预焙阳极生产工艺
CN114478042A (zh) * 2022-02-23 2022-05-13 永安市鼎丰碳素科技有限公司 一种纤维增强的特种等静压石墨的制备方法
CN114853474A (zh) * 2022-04-28 2022-08-05 湖南大学 一种发动机主轴支点密封用高强炭石墨材料及其制备方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HONGYING HOU ET AL.: "Sulfonated graphene oxide with improved ionic performances", IONICS, vol. 21 *
LI JIE ET AL.: "Improving carbon/carbon composites mechanical and thermal properties by the co-carbonization of pre-oxidized carbon fiber and pitch", JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE, vol. 139, no. 13 *
YIXING CHEN ET AL.: "Microstructure and mechanical properties of carbon graphite composites reinforced by carbon nanofibers", CARBON LETTERS, vol. 33 *
冯振领;乔静飞;崔德志;: "石墨烯受电弓滑板样块制备方法的探讨", 郑铁科技, no. 02 *
庄存甲;邹泽玉;涂川俊;鲜勇;张思斯;: "氧化石墨烯改性沥青基块体炭材料的显微结构及力学性能", 炭素, no. 04 *
赵永华;马兆昆;宋怀河;陈铭;周正刚;: "碳纤维/氧化石墨烯多尺度增强体的制备与表征", 材料研究学报, no. 03 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116715533A (zh) * 2023-08-11 2023-09-08 西南交通大学 生长碳化硅纳米线的碳纤维增强受电弓滑板的制备方法
CN117024166A (zh) * 2023-08-21 2023-11-10 湖北东南佳特碳新材料有限公司 一种碳-碳复合材料受电弓滑板及其制备方法
CN117024166B (zh) * 2023-08-21 2024-04-09 湖北东南佳特碳新材料有限公司 一种碳-碳复合材料受电弓滑板及其制备方法
CN117263706A (zh) * 2023-10-07 2023-12-22 湖北东南佳新材料有限公司 一种耐磨低电阻碳材料及其制备方法
CN117263706B (zh) * 2023-10-07 2024-05-14 湖北东南佳新材料有限公司 一种耐磨低电阻碳材料及其制备方法
CN117466629A (zh) * 2023-12-27 2024-01-30 富优特(山东)新材料科技有限公司 一种石墨烯增强氧化铝陶瓷及其制备方法
CN117466629B (zh) * 2023-12-27 2024-03-29 富优特(山东)新材料科技有限公司 一种石墨烯增强氧化铝陶瓷及其制备方法

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