一种高韧性碳纤维织物及其制备方法与流程

本发明涉及纺织，具体为一种高韧性碳纤维织物及其制备方法。背景技术：1、随着电子器件密度的逐渐增加，电子设备所产生的热量迅速积累。为保证电子器件长时间可靠的工作，必须阻止器件工作温度的升高，因此，散热能力成为影响电子器件使用寿命的重要因素。碳纤维织物复合材料因为具有高强度、低密度等优点，获得广泛应用。2、为满足电子、航空航天、军事装备等诸多制造业及高科技领域的发展需求，制备具有优良综合性能的高导热碳纤维织物复合材料成为该领域的研究热点，受到越来越多的关注，因此本发明研究制备了一种高韧性高韧性碳纤维织物。技术实现思路1、本发明的目的在于提供一种高韧性碳纤维织物及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种高韧性碳纤维织物，所述高韧性碳纤维织物是将改性碳纤维织物进行后处理制得；所述改性碳纤维织物是由改性碳纤维编织制得。3、优选的，所述改性碳纤维是先将碳纤维进行冷等离子体处理后，再在表面接枝改性马来酸酐制得；所述改性马来酸酐是月桂烯马来酸酐、二聚酸与三乙烯四胺共聚缩合反应后，再与三环氧硅油反应制得。4、优选的，所述三环氧硅油是以四甲基二硅氧烷及烯丙基缩水甘油醚、八甲基环四硅氧烷和3-缩水甘油丙基(二甲氧基)甲基硅烷为原料，通过硅氢加成和本体聚合制得。5、优选的，所述后处理是将改性碳纤维织物上包覆长链噻二唑；所述长链噻二唑是氨基巯基噻二唑与羟基对苯二甲酸反应制得。6、优选的，一种高韧性碳纤维织物的制备方法，包括以下具体步骤：7、(1)将碳纤维进行冷等离子体处理，制得碳纤维基体；8、(2)将马来酸酐基体与三环氧硅油按质量比10:3～5混合搅拌均匀后，升温至120～130℃，加入马来酸酐基体质量0.03～0.06倍的三乙胺，反应1～2h后，继续升温至190～210℃，反应2～4h，制得改性马来酸酐；9、(3)将碳纤维基体浸渍在改性马来酸酐中，升温至160～170℃，反应8～12h，取出并用水洗涤3～5次，烘干，制得改性碳纤维；10、(4)将改性碳纤维编织为改性碳纤维织物；11、(5)将氨基巯基噻二唑与羟基对苯二甲酸按质量比2～3:5混合，搅拌均匀后升温至90～110℃，以1～3ml/min的速率滴加氨基巯基噻二唑质量0.02～0.06倍的浓硫酸，反应12～24h，制得长链噻二唑；12、(6)将改性碳纤维织物浸渍在长链噻二唑中，升温至120～130℃，加入长链噻二唑质量0.005～0.008倍的三乙胺，反应1～2h后，继续升温至190～210℃，反应2～4h，取出依次用无水乙醇和水洗涤3～5次，干燥，制得高韧性碳纤维织物。13、优选的，上述步骤(1)中：冷等离子体处理处理功率为300w，处理时间为3～5min。14、优选的，上述步骤(2)中：马来酸酐基体的制备方法为：在氮气氛围下，将二聚酸和月桂烯马来酸酐按质量比10:3～7混合，升温至50～60℃，搅拌均匀后，以1～3ml/min的速率滴加月桂烯马来酸酐质量0.4～0.8倍的三乙烯四胺，继续升温至140～150℃，回流反应2～4h，继续升温至200～210℃，保温1.5～2.5h，调节压力为0.67～1.33kpa，继续反应50～70min，制得马来酸酐基体。15、优选的，上述步骤(2)中：三环氧硅油的制备方法为：在氮气氛围下，将烯丙基缩水甘油醚与speier催化剂按质量比10:0.02～0.06混合，升温至55～60℃，活化1～2h，以1～3ml/min的速率滴加烯丙基缩水甘油醚质量0.4～0.6倍的四甲基二硅氧烷，保温反应4～6h，旋蒸后加入烯丙基缩水甘油醚质量0.3～0.5倍的八甲基环四硅氧烷和烯丙基缩水甘油醚质量0.4～0.6倍的3-缩水甘油丙基(二甲基)甲基硅烷，升温至70～75℃，再加入烯丙基缩水甘油醚质量0.006～0.008倍的四甲基氢氧化铵，继续反应4～6h，用乙酸调节ph至6.8～7.2，旋蒸，制得三环氧硅油。16、优选的，上述步骤(5)中：氨基巯基噻二唑的制备方法为：将n,n-二甲基甲酰胺、二硫化碳和氨基硫脲按质量比30:6～7:5混合，升温至70～80℃，回流反应1～2h，旋蒸后加入n,n-二甲基甲酰胺等体积的2m氢氧化钠溶液，再次旋蒸并用活性炭脱色，用盐酸沉淀并用水重结晶，制得氨基巯基噻二唑。17、优选的，上述步骤(5)中：羟基对苯二甲酸的制备方法为：将碳酸钾与去离子水按质量比1:30～50混合，搅拌均匀后升温至160～180℃，以1～3ml/min的速率滴加碳酸钾质量3～5倍的甲酸，反应2～3h后将去离子水蒸出，加入碳酸钾质量6～8倍的3,5-二羟基苯甲酸，以80～100sccm的速率通入二氧化碳，继续反应4～5h，冷却至室温后用亚硫酸钠溶液溶解并用活性炭脱色，最后用氢氧化钠调节ph至6.8～7.2，制得羟基对苯二甲酸。18、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：19、本发明制备的高韧性碳纤维织物，是将改性碳纤维织物进行后处理制得，改性碳纤维织物是由改性碳纤维编织制得；20、改性碳纤维是先将碳纤维进行冷等离子体处理后，再在表面接枝改性马来酸酐制得，改性马来酸酐是月桂烯马来酸酐、二聚酸与三乙烯四胺共聚缩合反应后，再与三环氧硅油反应制得，三环氧硅油是通过硅氢加成和本体聚合制得；改性马来酸酐结构中含有的双键，能够与冷等离子体活化后的纤维表面发生接枝反应，接枝后在纤维表面引入酸酐基团，使纤维表面具有高活性，以四甲基二硅氧烷及烯丙基缩水甘油醚、八甲基环四硅氧烷和3-缩水甘油丙基(二甲氧基)甲基硅烷为原料反应制得的三环氧硅油，引入了大量环氧基，能够与改性马来酸酐发生反应，还能再碳纤维表面形成了一层牢固的保护膜，从而增强改性碳纤维的韧性，并且弥补冷等离子体处理后对碳纤维强度产生的影响；21、后处理是将改性碳纤维织物上包覆长链噻二唑，长链噻二唑是氨基巯基噻二唑与羧羟基对苯二甲酸反应制得，氨基巯基噻二唑上的巯基与羟基对苯二甲酸两端的羧基反应，形成含有多个苯环和羟基，并具有长支链的长链噻二唑，长链噻二唑上的多羟基能够与改性碳纤维表面剩余的环氧基反应，将改性碳纤维织物包覆的同时，进一步缩小纤维间的孔隙，降低改性碳纤维织物的孔隙率，增大改性碳纤维间的接触，进一步增强韧性。技术特征：1.一种高韧性碳纤维织物，其特征在于，所述高韧性碳纤维织物是将改性碳纤维织物进行后处理制得；所述改性碳纤维织物是由改性碳纤维编织制得。2.根据权利要求1所述的一种高韧性碳纤维织物，其特征在于，所述改性碳纤维是先将碳纤维进行冷等离子体处理后，再在表面接枝改性马来酸酐制得；所述改性马来酸酐是月桂烯马来酸酐、二聚酸与三乙烯四胺共聚缩合反应后，再与三环氧硅油反应制得。3.根据权利要求2所述的一种高韧性碳纤维织物，其特征在于，所述三环氧硅油是以四甲基二硅氧烷及烯丙基缩水甘油醚、八甲基环四硅氧烷和3-缩水甘油丙基(二甲氧基)甲基硅烷为原料，通过硅氢加成和本体聚合制得。4.根据权利要求1所述的一种高韧性碳纤维织物，其特征在于，所述后处理是将改性碳纤维织物上包覆长链噻二唑；所述长链噻二唑是氨基巯基噻二唑与羟基对苯二甲酸反应制得。5.一种高韧性碳纤维织物的制备方法，其特征在于，所述高韧性碳纤维织物的制备方法，包括以下具体步骤：6.根据权利要求5所述的一种高韧性碳纤维织物的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)中：冷等离子体处理处理功率为300w，处理时间为3～5min。7.根据权利要求5所述的一种高韧性碳纤维织物的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)中：马来酸酐基体的制备方法为：在氮气氛围下，将二聚酸和月桂烯马来酸酐按质量比10:3～7混合，升温至50～60℃，搅拌均匀后，以1～3ml/min的速率滴加月桂烯马来酸酐质量0.4～0.8倍的三乙烯四胺，继续升温至140～150℃，回流反应2～4h，继续升温至200～210℃，保温1.5～2.5h，调节压力为0.67～1.33kpa，继续反应50～70min，制得马来酸酐基体。8.根据权利要求5所述的一种高韧性碳纤维织物的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)中：三环氧硅油的制备方法为：在氮气氛围下，将烯丙基缩水甘油醚与speier催化剂按质量比10:0.02～0.06混合，升温至55～60℃，活化1～2h，以1～3ml/min的速率滴加烯丙基缩水甘油醚质量0.4～0.6倍的四甲基二硅氧烷，保温反应4～6h，旋蒸后加入烯丙基缩水甘油醚质量0.3～0.5倍的八甲基环四硅氧烷和烯丙基缩水甘油醚质量0.4～0.6倍的3-缩水甘油丙基(二甲基)甲基硅烷，升温至70～75℃，再加入烯丙基缩水甘油醚质量0.006～0.008倍的四甲基氢氧化铵，继续反应4～6h，用乙酸调节ph至6.8～7.2，旋蒸，制得三环氧硅油。9.根据权利要求8所述的一种高韧性碳纤维织物的制备方法，其特征在于，上述步骤(5)中：氨基巯基噻二唑的制备方法为：将n,n-二甲基甲酰胺、二硫化碳和氨基硫脲按质量比30:6～7:5混合，升温至70～80℃，回流反应1～2h，旋蒸后加入n,n-二甲基甲酰胺等体积的2m氢氧化钠溶液，再次旋蒸并用活性炭脱色，用盐酸沉淀并用水重结晶，制得氨基巯基噻二唑。10.根据权利要求5所述的一种高韧性碳纤维织物的制备方法，其特征在于，上述步骤(5)中：羟基对苯二甲酸的制备方法为：将碳酸钾与去离子水按质量比1:30～50混合，搅拌均匀后升温至160～180℃，以1～3ml/min的速率滴加碳酸钾质量3～5倍的甲酸，反应2～3h后将去离子水蒸出，加入碳酸钾质量6～8倍的3,5-二羟基苯甲酸，以80～100sccm的速率通入二氧化碳，继续反应4～5h，冷却至室温后用亚硫酸钠溶液溶解并用活性炭脱色，最后用氢氧化钠调节ph至6.8～7.2，制得羟基对苯二甲酸。技术总结本发明公开了一种高韧性碳纤维织物及其制备方法，涉及纺织技术领域。本发明中制备的高韧性碳纤维织物，是将改性碳纤维织物进行后处理制得，改性碳纤维织物是由改性碳纤维编织制得，改性碳纤维是先将碳纤维进行冷等离子体处理后，再在表面接枝改性马来酸酐制得，改性马来酸酐是月桂烯马来酸酐、二聚酸与三乙烯四胺共聚缩合反应后，再与三环氧硅油反应制得，增强改性碳纤维的韧性的同时，弥补了冷等离子体处理后对碳纤维强度产生的影响；后处理是将改性碳纤维织物上包覆长链噻二唑，长链噻二唑是氨基巯基噻二唑与羧羟基对苯二甲酸反应制得，降低改性碳纤维织物的孔隙率，增大改性碳纤维间的接触，进一步增强韧性。技术研发人员：刘黎明受保护的技术使用者：丹阳海泰新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20