所屬技術領域：
本發(fā)明屬于微納米材料領域，具體涉及一種碳納米管物理改性碳纖維的方法。
背景技術：
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為增強碳纖維在基體材料中的界面強度和耐疲勞度，通過將具有優(yōu)異力學、熱學等性能的碳納米管以物理或化學手段附著在碳纖維表面以增加碳纖維表面粗糙度以及與基體材料間的結(jié)合強度，被認為是一種行之有效的方法。為實現(xiàn)上述目的，多種實施方法被相繼開發(fā)和發(fā)展；其中，由其以直接生長法、電泳法和化學接枝法為典型代表。
具體而言，直接生長法以碳纖維為基底，表面布有催化劑，往往以化學氣相沉積法為碳納米管生長手段在碳纖維基底上生長一定密度和取向的碳納米管。從報道的資料來看，此法的改性效果最佳，具有碳納米管附著牢固、附著量大以及具有良好取向等優(yōu)點。但與此同時，該種方法生產(chǎn)成本高昂，操作環(huán)境復雜，產(chǎn)量難以擴大等劣勢一直以來制約其發(fā)展，難以滿足產(chǎn)業(yè)化的實際需求。電泳法和化學接枝法的共同特點是將碳納米管通過一定方式分散于液相環(huán)境中，配成一定濃度的溶液再與碳纖維進行關聯(lián)，相比于前一種方法而言，它們的生產(chǎn)效率有所提高，但碳納米管附著量和附著密度低，且受液體表面張力影響，碳納米管往往呈“倒伏”狀，難以在基體中產(chǎn)生錨定效應，因此對產(chǎn)品實際性能的提升往往難以使人滿意。
申請?zhí)枺骸?01510963821.x】公開了一種碳納米管的氣相分散方法，該方法可將團聚嚴重的碳納米管進行快速分散，分散后的碳納米管留存于氣相空間中以待后續(xù)應用，其具有分散效果好，碳納米管分散體粘度高易附著，操作設備簡單易得等優(yōu)點。
本技術：
結(jié)合該種方法，并進一步結(jié)合碳纖維表面改性的實際特點和工藝需求，發(fā)明了一種碳纖維快速貼附雙相層碳納米管的表面改性方法。其通過快速形成對碳纖維的雙相碳納米管附著層達到對碳纖維物理改性的目的；綜合效果優(yōu)于目前先進的cvd生長法；此外，該方法可在碳纖維生產(chǎn)環(huán)節(jié)直接進行實施，設備改造簡單，生產(chǎn)成本低廉。
技術實現(xiàn)要素：
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針對現(xiàn)有碳納米管改性碳纖維技術的不足，本發(fā)明提供了一種綜合效果好且易制備的碳纖維表面改性方法。
本發(fā)明所采用的技術方案是：將碳納米管與適量工質(zhì)混合并壓制成一定形貌的電極(以下簡稱碳納米管電極)，將兩支碳納米管電極對置，中間留有1-2mm間距的縫隙，將碳纖維單絲上漿后在漿液未完全干燥時以一定速度通過對置的碳納米管電極縫隙，通過電極縫隙的碳纖維單絲可以是單根也可以是保持有一定距離的多根，上述過程碳纖維始終不能觸碰碳納米管電極；將碳纖維單絲和碳納米管電極接入高壓電使間隙中的碳纖維單絲對兩邊的碳納米管電極放電，其中高壓電可以是直流電也可以是交流電，電壓下限應足夠產(chǎn)生火花放電，電壓上限以不對碳纖維和上漿劑造成破壞為準，根據(jù)碳納米管分散原理，在放電等離子體的作用下，碳納米管電極表面產(chǎn)生分散行為，釋放被分散成單根或者少根形貌的碳納米管；一部分被分散的碳納米管脫離碳納米管電極并粘附于碳纖維表面，形成一部分浸沒于上漿劑中的液相碳納米管層和一部分暴露于外界氣體環(huán)境中氣相碳納米管層。對粘附雙相層碳納米管的碳纖維進行干燥以固化上漿劑，完成碳納米管改性碳纖維的制備。
其制備工藝包括以下步驟：
(1)將碳納米管與適量工質(zhì)混合并壓制成一定形貌的電極；
(2)將兩支碳納米管電極對置，中間留有1-2mm間距的縫隙；
(3)將碳纖維單絲上漿；
(4)將上漿后的碳纖維單絲以一定速度通過對置的碳納米管電極縫隙；
(5)將碳纖維單絲和碳納米管電極接入高壓電路使間隙中的碳纖維單絲對兩邊的碳納米管電極放電；
(6)對粘附碳納米管的碳纖維進行干燥使上漿劑固化。
本發(fā)明的有益效果是，在碳納米管的液相附著層中，碳納米管起到了增加碳纖維表面粗糙度的良好效果，此外，值得注意的是使氣相附著層中的碳納米管具有與碳纖維牢固結(jié)合的根基；氣相附著層的碳納米管基于其獨特的絨刺結(jié)構(gòu)可使碳纖維在基體中獲得更佳的界面強度和耐舊性；整個實施方法十分簡單，并對碳納米管具有定向的作用，具有良好的產(chǎn)業(yè)化基礎，可制備出性能更佳優(yōu)良的碳纖維復合材料。
附圖說明：
附圖1是本發(fā)明對碳纖維改性效果的電鏡照片。
具體實施方式：
將碳納米管與適量工質(zhì)混合并壓制成一定形貌的電極，將兩支碳納米管電極對置，中間留有1-2mm間距的縫隙，將碳纖維單絲上漿后在漿液未完全干燥時以一定速度通過對置的碳納米管電極縫隙，通過電極縫隙的碳纖維單絲可以是單根也可以是保持有一定距離的多根，上述過程碳纖維始終不能觸碰碳納米管電極；將碳纖維單絲和碳納米管電極接入高壓電使間隙中的碳纖維單絲對兩邊的碳納米管電極放電，其中高壓電可以是直流電也可以是交流電，電壓下限應足夠產(chǎn)生火花放電，電壓上限以不對碳纖維和上漿劑造成破壞為準，根據(jù)碳納米管分散原理，在放電等離子體的作用下，碳納米管電極表面產(chǎn)生分散行為，釋放被分散成單根或者少根形貌的碳納米管；一部分被分散的碳納米管脫離碳納米管電極并粘附于碳纖維表面，形成一部分浸沒于上漿劑中的液相碳納米管層和一部分暴露于外界氣體環(huán)境中氣相碳納米管層。對粘附雙相層碳納米管的碳纖維進行干燥以固化上漿劑，完成碳納米管改性碳纖維的制備。
其制備工藝包括以下步驟：
(1)將碳納米管與適量工質(zhì)混合并壓制成一定形貌的電極；
(2)將兩支碳納米管電極對置，中間留有1-2mm間距的縫隙；
(3)將碳纖維單絲上漿；
(4)將上漿后的碳纖維單絲以一定速度通過對置的碳納米管電極縫隙；
(5)將碳纖維單絲和碳納米管電極接入高壓電路使間隙中的碳纖維單絲對兩邊的碳納米管電極放電；
(6)對粘附碳納米管的碳纖維進行干燥使上漿劑固化。