本發(fā)明涉及一種碳纖維多尺度增強(qiáng)體的制備方法。

背景技術(shù)：

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是復(fù)合材料的典型代表，因其具有質(zhì)輕，高比強(qiáng)、高模量等特性，而逐漸發(fā)展成為航空航天、國(guó)防尖端軍事武器以及高檔民用制品工業(yè)中的首選材料，特別是在大飛機(jī)制造、風(fēng)力發(fā)電等新興產(chǎn)業(yè)中扮演著重要的角色。作為增強(qiáng)體的碳纖維，具有高比強(qiáng)度，熱膨脹率低，尺寸穩(wěn)定性好，導(dǎo)熱性好，耐候性極佳及熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，被視為本世紀(jì)最尖端，發(fā)展最成熟的材料之一。其在擁有一系列優(yōu)異性能的同時(shí)，也存在著一些不可回避的問題。即碳纖維表面呈亂層石墨結(jié)構(gòu)，表面光滑且呈惰性，與聚合物基體之間無法實(shí)現(xiàn)良好的潤(rùn)濕與結(jié)合，最終影響復(fù)合材料界面性能及整體性能的發(fā)揮。因此，為改善復(fù)合材料的界面性能及綜合性能，必須對(duì)碳纖維表面進(jìn)行改性。

將一維納米材料(如納米線、納米棒、納米管)引入到碳纖維表面，形成納米材料/碳纖維多尺度增強(qiáng)體，可提高纖維與樹脂基體之間的界面結(jié)合強(qiáng)度。如果在水熱合成時(shí)采用超臨界流體作為反應(yīng)介質(zhì)，不僅可以提高反應(yīng)的選擇性和轉(zhuǎn)化率，而且還可提高產(chǎn)物結(jié)晶性。但一維納米材料在引入時(shí)，往往缺乏化學(xué)鍵合作用，僅以較弱的物理吸附形式粘附在纖維表面，在復(fù)合材料制備過程中常會(huì)脫離纖維表面而影響界面增效效果，因此，現(xiàn)有改性碳纖維復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度低，界面剪切強(qiáng)度一般提高40％～50％。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有碳纖維復(fù)合材料的界面結(jié)合強(qiáng)度低的問題，而提供一種有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的制備方法。

一種有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的制備方法，具體是按以下步驟完成的：

一、清洗：

①、將碳纖維放入裝有丙酮的索氏提取器中，在溫度為75℃～85℃的條件下使用丙酮清洗去除碳纖維表面的雜質(zhì)，清洗時(shí)間為2h～8h，將清洗后的碳纖維取出，得到丙酮清洗后的碳纖維；

②、將步驟一①得到的丙酮清洗后的碳纖維置于超臨界裝置中，在溫度為350℃～370℃和壓力為8mpa～14mpa的超臨界丙酮-水體系中浸泡20min～30min，得到去除環(huán)氧涂層后的碳纖維；

步驟一②中所述的超臨界丙酮-水體系中丙酮與水的體積比為5:1；

③、將步驟一②得到的去除環(huán)氧涂層后的碳纖維置于索氏提取器中，在溫度為75℃～85℃的條件下使用丙酮清洗去除環(huán)氧涂層后的碳纖維，清洗時(shí)間為2h～4h；將清洗后的碳纖維取出，在溫度為70℃～80℃的條件下干燥2h～4h，得到干燥清洗后碳纖維；

二、氧化：

①、將步驟一③得到的干燥清洗后碳纖維浸漬到過硫酸鉀/硝酸銀混合水溶液中，加熱至60℃～80℃，再在溫度為60℃～80℃的條件下恒溫1h～2h，得到氧化后的碳纖維；所述的過硫酸鉀/硝酸銀混合水溶液中過硫酸鉀的濃度為0.1mol/l～0.2mol/l；所述的過硫酸鉀/硝酸銀混合水溶液中硝酸銀的濃度為0.0001mol/l～0.005mol/l；

步驟二①中所述的干燥清洗后碳纖維的質(zhì)量與過硫酸鉀/硝酸銀混合水溶液的體積比為0.1g:(10ml～12ml)；

②、室溫條件下將步驟二①得到的氧化后的碳纖維在蒸餾水中浸泡5min～10min，將經(jīng)蒸餾水中浸泡后的碳纖維取出，棄除蒸餾水；所述的氧化后的碳纖維的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為(0.001g～0.006g):1ml；

③、重復(fù)步驟二②3次～5次，得到蒸餾水清洗后的氧化碳纖維；

④、將步驟二③得到的蒸餾水清洗后的氧化碳纖維在溫度為70℃～80℃的條件下干燥2h～4h，得到干燥后的氧化碳纖維；

⑤、將步驟二④得到的干燥后的氧化碳纖維置于裝有無水乙醇的索氏提取器中，在溫度為90℃～100℃的條件下使用無水乙醇清洗氧化碳纖維，清洗時(shí)間為2h～4h，得到無水乙醇清洗的氧化的碳纖維；

⑥、將步驟二⑤得到的無水乙醇清洗的氧化的碳纖維在溫度為70℃～80℃的條件下干燥2h～4h，得到干燥的氧化碳纖維；

三、酰氯化：

①、向干燥的反應(yīng)瓶中裝入二氯亞砜/n,n-二甲基甲酰胺混合液，將步驟二⑥得到的干燥的氧化碳纖維放入反應(yīng)瓶中，加熱至70℃～90℃，再在溫度為70℃～90℃的條件下恒溫反應(yīng)40h～50h，得到含有雜質(zhì)的酰氯化的碳纖維；

步驟按①中所述的干燥的氧化碳纖維的質(zhì)量與二氯亞砜/n,n-二甲基甲酰胺混合液的體積比為(0.3g～0.6g):150ml；

步驟三①中所述的二氯亞砜/n,n-二甲基甲酰胺混合液中二氯亞砜和n,n-二甲基甲酰胺的體積比為(80～100):(4～8)；

②、首先使用減壓蒸餾的方法將步驟三①得到的含有雜質(zhì)的酰氯化的碳纖維中殘留的二氯亞砜除去，得到酰氯化的碳纖維；再將得到的酰氯化的碳纖維在溫度為70℃～90℃的真空干燥箱中干燥2h～4h，得到干燥的酰氯化的碳纖維，最后將干燥的酰氯化的碳纖維放在干燥器中密封保存；

四、碳纖維在超臨界甲醇中接枝pei：

①、室溫下將無水甲醇置于玻璃試管中，然后加入聚乙烯亞胺，再將干燥的酰氯化的碳纖維加入到玻璃試管中，再使用帶孔的玻璃塞將干燥的酰氯化的碳纖維壓人甲醇中，得到裝有反應(yīng)物的玻璃試管中；

步驟四①中所述的聚乙烯亞胺與無水甲醇的體積比為(3～6):(50～60)；

步驟四①中所述的干燥的酰氯化的碳纖維的質(zhì)量與無水甲醇的體積比為(0.3g～0.6g):(50ml～60ml)；

②、將裝有反應(yīng)物的玻璃試管中放入不銹鋼反應(yīng)釜中，再將不銹鋼反應(yīng)釜封閉，再使用鹽浴爐將不銹鋼反應(yīng)釜加熱至230℃～250℃，再在壓力為5mpa～7mpa和溫度為230℃～250℃的條件下接枝處理5min～20min，得到表面接枝pei的碳纖維；

③、將不銹鋼反應(yīng)釜在室溫下冷卻10min～15min，再使用冷水噴淋將不銹鋼反應(yīng)釜降溫至室溫，再打開不銹鋼反應(yīng)釜，將表面接枝pei的碳纖維取出；

④、使用去離子水對(duì)表面接枝pei的碳纖維清洗，至清洗液的ph值為7，再將表面接枝pei的碳纖維放入無水乙醇中清洗3次～5次，再將表面接枝pei的碳纖維置于索氏提取器中，在溫度為75℃～85℃的條件下使用丙酮清洗表面接枝pei的碳纖維20min～30min；再將索氏提取器中的表面接枝pei的碳纖維進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，再在溫度為75℃～85℃的條件下使用丙酮清洗表面接枝pei的碳纖維20min～30min，取出后再在溫度為80℃～120℃的烘箱中干燥4h～8h，得到干燥的表面接枝pei的碳纖維

五、tio2溶膠的制備：

將無水乙醇和鈦酸四丁酯混合，得到鈦酸四丁酯溶液；向鈦酸四丁酯溶液中滴加二乙醇胺，再在攪拌速度為5r/min～8r/min的條件下攪拌20min～30min，再在攪拌的條件下以3滴/min～5滴/min的滴加速度滴加聚乙二醇水溶液，再在攪拌速度為5r/min～8r/min下攪拌反應(yīng)3h～5h，得到tio2溶膠；

步驟五中所述的鈦酸四丁酯與無水乙醇的體積比為(3～8):(20～25)；

步驟五中所述的二乙醇胺與無水乙醇的體積比為(0.5～2):(20～25)；

步驟五中所述的聚乙二醇水溶液的質(zhì)量與無水乙醇的體積比為(0.5g～1g):(20ml～25ml)；

步驟五中所述的聚乙二醇水溶液中聚乙二醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％～5％；

六、制備表面含有tio2薄膜的碳纖維：

①、將干燥的表面接枝pei的碳纖維浸漬到tio2溶膠中，再在超聲功率為600w～1200w下超聲分散5min～12min，再靜置5min～7min后，將干燥的表面接枝pei的碳纖維勻速向上，垂直提拉，在碳纖維表面形成一層均勻的tio2濕膜；再將表面形成一層均勻的tio2濕膜的碳纖維在溫度為100℃下干燥15min～25min，取出后自然冷卻至室溫；

②、重復(fù)步驟六①3次～4次，得到表面含有tio2薄膜的碳纖維；

七、接枝：

①、將鈦酸四丁酯加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35％～37％的鹽酸中，再在攪拌的條件下加入去離子水，然后在攪拌速度為5r/min～8r/min下攪拌反應(yīng)2h～4h，得到前驅(qū)物溶液；

步驟七①中所述的鈦酸四丁酯與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35％～37％的鹽酸的體積比為3:(0.8～1.5)；

步驟七①中所述的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35％～37％的鹽酸與去離子水的體積比1:1；

②、將前驅(qū)物溶液加入到聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，再將表面含有tio2薄膜的碳纖維浸入到前驅(qū)物溶液中，再將聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜密封，然后將密封后的高壓反應(yīng)釜在溫度為370℃～390℃和壓力為20mpa～22.5mpa下保持10min～30min，得到處理后的碳纖維；

③、將高壓反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，再將處理后的碳纖維從前驅(qū)物溶液中取出，首先使用去離子水對(duì)處理后的碳纖維超聲清洗3次～5次，再使用無水乙醇對(duì)處理后的碳纖維超聲清洗3次～5次，再在室溫下自然晾干，得到有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

一、本發(fā)明采用超臨界水作為反應(yīng)溶劑，利用接枝在碳纖維表面樹枝狀分子聚合物聚乙烯亞胺(pei)分子高支化帶來的大量端部胺基官能團(tuán)及相似相容原理，實(shí)現(xiàn)具有超強(qiáng)親水性tio2nws在碳纖維表面更高密度和更高均勻性的接枝形貌，制備出了有機(jī)胺-tio2nws/碳纖維多尺度增強(qiáng)體，提供一種有效提高復(fù)合材料界面結(jié)合性能的方法，同時(shí)可進(jìn)一步擴(kuò)展碳纖維和納米材料的應(yīng)用范圍，為一些熱門研究領(lǐng)域提供更有潛質(zhì)的新材料；

二、本發(fā)明制備的有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的ti和o元素含量明顯增加，ti元素由未處理的0％提高到13％～15.62％，o元素含量由4.49％提高到53.39％～57.82％。說明更多的tio2納米線生長(zhǎng)在胺基化碳纖維表面。有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的接觸角降低的更為明顯，在水中和二碘甲烷中的接觸角分別降到28.74°～30°和27.32°～29°，表面能提高到70mn/m～72.95mn/m；

三、本發(fā)明制備的有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的界面剪切強(qiáng)度由原絲的64.9mpa提高到122.4mpa～124.7mpa，提高了88.6％～92.1％。

本發(fā)明可獲得一種有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的制備方法。

附圖說明

圖1為xps全譜圖，圖1中1為實(shí)施例一步驟一③得到的干燥清洗后碳纖維的xps曲線，2為實(shí)施例一步驟七③得到的有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的xps曲線；

圖2為實(shí)施例一步驟一③得到的干燥清洗后碳纖維的sem圖；

圖3為實(shí)施例一步驟七③得到的有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的sem圖；

圖4為界面剪切強(qiáng)度，圖4中1為實(shí)施例一步驟一③得到的干燥清洗后碳纖維的界面剪切強(qiáng)度，2為實(shí)施例一步驟七③得到的有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的界面剪切強(qiáng)度。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式是一種有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的制備方法，制備方法具體是按以下步驟完成的：

一、清洗：

①、將碳纖維放入裝有丙酮的索氏提取器中，在溫度為75℃～85℃的條件下使用丙酮清洗去除碳纖維表面的雜質(zhì)，清洗時(shí)間為2h～8h，將清洗后的碳纖維取出，得到丙酮清洗后的碳纖維；

②、將步驟一①得到的丙酮清洗后的碳纖維置于超臨界裝置中，在溫度為350℃～370℃和壓力為8mpa～14mpa的超臨界丙酮-水體系中浸泡20min～30min，得到去除環(huán)氧涂層后的碳纖維；

步驟一②中所述的超臨界丙酮-水體系中丙酮與水的體積比為5:1；

③、將步驟一②得到的去除環(huán)氧涂層后的碳纖維置于索氏提取器中，在溫度為75℃～85℃的條件下使用丙酮清洗去除環(huán)氧涂層后的碳纖維，清洗時(shí)間為2h～4h；將清洗后的碳纖維取出，在溫度為70℃～80℃的條件下干燥2h～4h，得到干燥清洗后碳纖維；

二、氧化：

①、將步驟一③得到的干燥清洗后碳纖維浸漬到過硫酸鉀/硝酸銀混合水溶液中，加熱至60℃～80℃，再在溫度為60℃～80℃的條件下恒溫1h～2h，得到氧化后的碳纖維；所述的過硫酸鉀/硝酸銀混合水溶液中過硫酸鉀的濃度為0.1mol/l～0.2mol/l；所述的過硫酸鉀/硝酸銀混合水溶液中硝酸銀的濃度為0.0001mol/l～0.005mol/l；

步驟二①中所述的干燥清洗后碳纖維的質(zhì)量與過硫酸鉀/硝酸銀混合水溶液的體積比為0.1g:(10ml～12ml)；

②、室溫條件下將步驟二①得到的氧化后的碳纖維在蒸餾水中浸泡5min～10min，將經(jīng)蒸餾水中浸泡后的碳纖維取出，棄除蒸餾水；所述的氧化后的碳纖維的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為(0.001g～0.006g):1ml；

③、重復(fù)步驟二②3次～5次，得到蒸餾水清洗后的氧化碳纖維；

④、將步驟二③得到的蒸餾水清洗后的氧化碳纖維在溫度為70℃～80℃的條件下干燥2h～4h，得到干燥后的氧化碳纖維；

⑤、將步驟二④得到的干燥后的氧化碳纖維置于裝有無水乙醇的索氏提取器中，在溫度為90℃～100℃的條件下使用無水乙醇清洗氧化碳纖維，清洗時(shí)間為2h～4h，得到無水乙醇清洗的氧化的碳纖維；

⑥、將步驟二⑤得到的無水乙醇清洗的氧化的碳纖維在溫度為70℃～80℃的條件下干燥2h～4h，得到干燥的氧化碳纖維；

三、酰氯化：

①、向干燥的反應(yīng)瓶中裝入二氯亞砜/n,n-二甲基甲酰胺混合液，將步驟二⑥得到的干燥的氧化碳纖維放入反應(yīng)瓶中，加熱至70℃～90℃，再在溫度為70℃～90℃的條件下恒溫反應(yīng)40h～50h，得到含有雜質(zhì)的酰氯化的碳纖維；

步驟按①中所述的干燥的氧化碳纖維的質(zhì)量與二氯亞砜/n,n-二甲基甲酰胺混合液的體積比為(0.3g～0.6g):150ml；

步驟三①中所述的二氯亞砜/n,n-二甲基甲酰胺混合液中二氯亞砜和n,n-二甲基甲酰胺的體積比為(80～100):(4～8)；

②、首先使用減壓蒸餾的方法將步驟三①得到的含有雜質(zhì)的酰氯化的碳纖維中殘留的二氯亞砜除去，得到酰氯化的碳纖維；再將得到的酰氯化的碳纖維在溫度為70℃～90℃的真空干燥箱中干燥2h～4h，得到干燥的酰氯化的碳纖維，最后將干燥的酰氯化的碳纖維放在干燥器中密封保存；

四、碳纖維在超臨界甲醇中接枝pei：

①、室溫下將無水甲醇置于玻璃試管中，然后加入聚乙烯亞胺，再將干燥的酰氯化的碳纖維加入到玻璃試管中，再使用帶孔的玻璃塞將干燥的酰氯化的碳纖維壓人甲醇中，得到裝有反應(yīng)物的玻璃試管中；

步驟四①中所述的聚乙烯亞胺與無水甲醇的體積比為(3～6):(50～60)；

步驟四①中所述的干燥的酰氯化的碳纖維的質(zhì)量與無水甲醇的體積比為(0.3g～0.6g):(50ml～60ml)；

②、將裝有反應(yīng)物的玻璃試管中放入不銹鋼反應(yīng)釜中，再將不銹鋼反應(yīng)釜封閉，再使用鹽浴爐將不銹鋼反應(yīng)釜加熱至230℃～250℃，再在壓力為5mpa～7mpa和溫度為230℃～250℃的條件下接枝處理5min～20min，得到表面接枝pei的碳纖維；

③、將不銹鋼反應(yīng)釜在室溫下冷卻10min～15min，再使用冷水噴淋將不銹鋼反應(yīng)釜降溫至室溫，再打開不銹鋼反應(yīng)釜，將表面接枝pei的碳纖維取出；

④、使用去離子水對(duì)表面接枝pei的碳纖維清洗，至清洗液的ph值為7，再將表面接枝pei的碳纖維放入無水乙醇中清洗3次～5次，再將表面接枝pei的碳纖維置于索氏提取器中，在溫度為75℃～85℃的條件下使用丙酮清洗表面接枝pei的碳纖維20min～30min；再將索氏提取器中的表面接枝pei的碳纖維進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，再在溫度為75℃～85℃的條件下使用丙酮清洗表面接枝pei的碳纖維20min～30min，取出后再在溫度為80℃～120℃的烘箱中干燥4h～8h，得到干燥的表面接枝pei的碳纖維

五、tio2溶膠的制備：

將無水乙醇和鈦酸四丁酯混合，得到鈦酸四丁酯溶液；向鈦酸四丁酯溶液中滴加二乙醇胺，再在攪拌速度為5r/min～8r/min的條件下攪拌20min～30min，再在攪拌的條件下以3滴/min～5滴/min的滴加速度滴加聚乙二醇水溶液，再在攪拌速度為5r/min～8r/min下攪拌反應(yīng)3h～5h，得到tio2溶膠；

步驟五中所述的鈦酸四丁酯與無水乙醇的體積比為(3～8):(20～25)；

步驟五中所述的二乙醇胺與無水乙醇的體積比為(0.5～2):(20～25)；

步驟五中所述的聚乙二醇水溶液的質(zhì)量與無水乙醇的體積比為(0.5g～1g):(20ml～25ml)；

步驟五中所述的聚乙二醇水溶液中聚乙二醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％～5％；

六、制備表面含有tio2薄膜的碳纖維：

①、將干燥的表面接枝pei的碳纖維浸漬到tio2溶膠中，再在超聲功率為600w～1200w下超聲分散5min～12min，再靜置5min～7min后，將干燥的表面接枝pei的碳纖維勻速向上，垂直提拉，在碳纖維表面形成一層均勻的tio2濕膜；再將表面形成一層均勻的tio2濕膜的碳纖維在溫度為100℃下干燥15min～25min，取出后自然冷卻至室溫；

②、重復(fù)步驟六①3次～4次，得到表面含有tio2薄膜的碳纖維；

七、接枝：

①、將鈦酸四丁酯加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35％～37％的鹽酸中，再在攪拌的條件下加入去離子水，然后在攪拌速度為5r/min～8r/min下攪拌反應(yīng)2h～4h，得到前驅(qū)物溶液；

步驟七①中所述的鈦酸四丁酯與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35％～37％的鹽酸的體積比為3:(0.8～1.5)；

步驟七①中所述的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35％～37％的鹽酸與去離子水的體積比1:1；

②、將前驅(qū)物溶液加入到聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，再將表面含有tio2薄膜的碳纖維浸入到前驅(qū)物溶液中，再將聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜密封，然后將密封后的高壓反應(yīng)釜在溫度為370℃～390℃和壓力為20mpa～22.5mpa下保持10min～30min，得到處理后的碳纖維；

③、將高壓反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，再將處理后的碳纖維從前驅(qū)物溶液中取出，首先使用去離子水對(duì)處理后的碳纖維超聲清洗3次～5次，再使用無水乙醇對(duì)處理后的碳纖維超聲清洗3次～5次，再在室溫下自然晾干，得到有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體。

本實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)：

一、本實(shí)施方式采用超臨界水作為反應(yīng)溶劑，利用接枝在碳纖維表面樹枝狀分子聚合物聚乙烯亞胺(pei)分子高支化帶來的大量端部胺基官能團(tuán)及相似相容原理，實(shí)現(xiàn)具有超強(qiáng)親水性tio2nws在碳纖維表面更高密度和更高均勻性的接枝形貌，制備出了有機(jī)胺-tio2nws/碳纖維多尺度增強(qiáng)體，提供一種有效提高復(fù)合材料界面結(jié)合性能的方法，同時(shí)可進(jìn)一步擴(kuò)展碳纖維和納米材料的應(yīng)用范圍，為一些熱門研究領(lǐng)域提供更有潛質(zhì)的新材料；

二、本實(shí)施方式制備的有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的ti和o元素含量明顯增加，ti元素由未處理的0％提高到13％～15.62％，o元素含量由4.49％提高到53.39％～57.82％。說明更多的tio2納米線生長(zhǎng)在胺基化碳纖維表面。有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的接觸角降低的更為明顯，在水中和二碘甲烷中的接觸角分別降到28.74°～30°和27.32°～29°，表面能提高到70mn/m～72.95mn/m；

三、本實(shí)施方式制備的有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的界面剪切強(qiáng)度由原絲的64.9mpa提高到122.4mpa～124.7mpa，提高了88.6％～92.1％。

本實(shí)施方式可獲得一種有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的制備方法。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同點(diǎn)是：步驟三①向干燥的反應(yīng)瓶中裝入二氯亞砜/n,n-二甲基甲酰胺混合液，將步驟二⑥得到的干燥的氧化碳纖維放入反應(yīng)瓶中，加熱至70℃～76℃，再在溫度為70℃～76℃的條件下恒溫反應(yīng)45h～48h，得到含有雜質(zhì)的酰氯化的碳纖維。其他步驟與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二之一不同點(diǎn)是：步驟四②中將裝有反應(yīng)物的玻璃試管中放入不銹鋼反應(yīng)釜中，再將不銹鋼反應(yīng)釜封閉，再使用鹽浴爐將不銹鋼反應(yīng)釜加熱至230℃～240℃，再在壓力為5mpa～6mpa和溫度為230℃～240℃的條件下接枝處理5min～10min，得到表面接枝pei的碳纖維。其他步驟與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同點(diǎn)是：步驟四②中將裝有反應(yīng)物的玻璃試管中放入不銹鋼反應(yīng)釜中，再將不銹鋼反應(yīng)釜封閉，再使用鹽浴爐將不銹鋼反應(yīng)釜加熱至240℃～245℃，再在壓力為6mpa～6.5mpa和溫度為240℃～245℃的條件下接枝處理10min～20min，得到表面接枝pei的碳纖維。其他步驟與具體實(shí)施方式一至三相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同點(diǎn)是：步驟五中所述的鈦酸四丁酯與無水乙醇的體積比為(5～8):5。其他步驟與具體實(shí)施方式一至四相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同點(diǎn)是：步驟五中所述的二乙醇胺與無水乙醇的體積比為(1～2):25。其他步驟與具體實(shí)施方式一至五相同。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同點(diǎn)是：步驟六①中將干燥的表面接枝pei的碳纖維浸漬到tio2溶膠中，再在超聲功率為600w下超聲分散5min～10min，再靜置5min～6min后，將干燥的表面接枝pei的碳纖維勻速向上，垂直提拉，在碳纖維表面形成一層均勻的tio2濕膜；再將表面形成一層均勻的tio2濕膜的碳纖維在溫度為100℃下干燥15min～20min，取出后自然冷卻至室溫。其他步驟與具體實(shí)施方式一至六相同。

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至七之一不同點(diǎn)是：步驟七②中將前驅(qū)物溶液加入到聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，再將表面含有tio2薄膜的碳纖維浸入到前驅(qū)物溶液中，再將聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜密封，然后將密封后的高壓反應(yīng)釜在溫度為370℃～375℃和壓力為20mpa～22.5mpa下保持10min～20min，得到處理后的碳纖維。其他步驟與具體實(shí)施方式一至七相同。

具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至八之一不同點(diǎn)是：步驟七③中每次使用去離子水對(duì)處理后的碳纖維超聲清洗的功率為600w～1200w，時(shí)間為5min～10min。其他步驟與具體實(shí)施方式一至八相同。

具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至九之一不同點(diǎn)是：步驟七③中每次使用無水乙醇對(duì)處理后的碳纖維超聲清洗的功率為600w～1200w，時(shí)間為5min～10min。其他步驟與具體實(shí)施方式一至九相同。

采用以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果：

實(shí)施例一：一種有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的制備方法具體是按以下步驟完成的：

一、清洗：

①、將0.4g碳纖維放入裝有丙酮的索氏提取器中，在溫度為80℃的條件下使用丙酮清洗去除碳纖維表面的雜質(zhì)，清洗時(shí)間為4h，將清洗后的碳纖維取出，得到丙酮清洗后的碳纖維；

②、將步驟一①得到的丙酮清洗后的碳纖維置于超臨界裝置中，在溫度為360℃和壓力為10mpa的30ml超臨界丙酮-水體系中浸泡20min，得到去除環(huán)氧涂層后的碳纖維；

步驟一②中所述的超臨界丙酮-水體系中丙酮與水的體積比為5:1；

③、將步驟一②得到的去除環(huán)氧涂層后的碳纖維置于索氏提取器中，在溫度為80℃的條件下使用丙酮清洗去除環(huán)氧涂層后的碳纖維，清洗時(shí)間為2h；將清洗后的碳纖維取出，在溫度為70℃的條件下干燥2h，得到干燥清洗后碳纖維；

二、氧化：

①、將步驟一③得到的干燥清洗后碳纖維浸漬到40ml過硫酸鉀/硝酸銀混合水溶液中，加熱至70℃，再在溫度為70℃的條件下恒溫1h，得到氧化后的碳纖維；所述的過硫酸鉀/硝酸銀混合水溶液中過硫酸鉀的濃度為0.1mol/l；所述的過硫酸鉀/硝酸銀混合水溶液中硝酸銀的濃度為0.001mol/l；

②、室溫條件下將步驟二①得到的氧化后的碳纖維在蒸餾水中浸泡5min，將經(jīng)蒸餾水中浸泡后的碳纖維取出，棄除蒸餾水；所述的氧化后的碳纖維的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為0.006g:1ml；

③、重復(fù)步驟二②3次，得到蒸餾水清洗后的氧化碳纖維；

④、將步驟二③得到的蒸餾水清洗后的氧化碳纖維在溫度為70℃的條件下干燥2h，得到干燥后的氧化碳纖維；

⑤、將步驟二④得到的干燥后的氧化碳纖維置于裝有無水乙醇的索氏提取器中，在溫度為90℃的條件下使用無水乙醇清洗氧化碳纖維，清洗時(shí)間為2h，得到無水乙醇清洗的氧化的碳纖維；

⑥、將步驟二⑤得到的無水乙醇清洗的氧化的碳纖維在溫度為70℃的條件下干燥2h，得到干燥的氧化碳纖維；

三、酰氯化：

①、向干燥的反應(yīng)瓶中裝入二氯亞砜/n,n-二甲基甲酰胺混合液，將步驟二⑥得到的干燥的氧化碳纖維放入反應(yīng)瓶中，加熱至70℃，再在溫度為70℃的條件下恒溫反應(yīng)40h，得到含有雜質(zhì)的酰氯化的碳纖維；

步驟按①中所述的干燥的氧化碳纖維的質(zhì)量與二氯亞砜/n,n-二甲基甲酰胺混合液的體積比為0.3g:150ml；

步驟三①中所述的二氯亞砜/n,n-二甲基甲酰胺混合液中二氯亞砜和n,n-二甲基甲酰胺的體積比為80:4；

②、首先使用減壓蒸餾的方法將步驟三①得到的含有雜質(zhì)的酰氯化的碳纖維中殘留的二氯亞砜除去，得到酰氯化的碳纖維；再將得到的酰氯化的碳纖維在溫度為70℃的真空干燥箱中干燥3h，得到干燥的酰氯化的碳纖維，最后將干燥的酰氯化的碳纖維放在干燥器中密封保存；

四、碳纖維在超臨界甲醇中接枝pei：

①、室溫下將50ml無水甲醇置于玻璃試管中，然后加入5ml聚乙烯亞胺，再將0.3g干燥的酰氯化的碳纖維加入到玻璃試管中，再使用帶孔的玻璃塞將干燥的酰氯化的碳纖維壓人甲醇中，得到裝有反應(yīng)物的玻璃試管中；

②、將裝有反應(yīng)物的玻璃試管中放入不銹鋼反應(yīng)釜中，再將不銹鋼反應(yīng)釜封閉，再使用鹽浴爐將不銹鋼反應(yīng)釜加熱至240℃，再在壓力為6mpa和溫度為240℃的條件下接枝處理10min，得到表面接枝pei的碳纖維；

③、將不銹鋼反應(yīng)釜在室溫下冷卻10min，再使用冷水噴淋將不銹鋼反應(yīng)釜降溫至室溫，再打開不銹鋼反應(yīng)釜，將表面接枝pei的碳纖維取出；

④、使用去離子水對(duì)表面接枝pei的碳纖維清洗，至清洗液的ph值為7，再將表面接枝pei的碳纖維放入無水乙醇中清洗5次，再將表面接枝pei的碳纖維置于索氏提取器中，在溫度為80℃的條件下使用丙酮清洗表面接枝pei的碳纖維30min；再將索氏提取器中的表面接枝pei的碳纖維進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，再在溫度為80℃的條件下使用丙酮清洗表面接枝pei的碳纖維30min，取出后再在溫度為80℃的烘箱中干燥4h，得到干燥的表面接枝pei的碳纖維

五、tio2溶膠的制備：

將20ml無水乙醇和5ml鈦酸四丁酯混合，得到鈦酸四丁酯溶液；向鈦酸四丁酯溶液中滴加1ml二乙醇胺，再在攪拌速度為5r/min的條件下攪拌30min，再在攪拌的條件下以3滴/min的滴加速度滴加0.5g聚乙二醇水溶液，再在攪拌速度為6r/min下攪拌反應(yīng)4h，得到tio2溶膠；

步驟五中所述的聚乙二醇水溶液中聚乙二醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％；

六、制備表面含有tio2薄膜的碳纖維：

①、將干燥的表面接枝pei的碳纖維浸漬到tio2溶膠中，再在超聲功率為600w下超聲分散10min，再靜置5min后，將干燥的表面接枝pei的碳纖維勻速向上，垂直提拉，在碳纖維表面形成一層均勻的tio2濕膜；再將表面形成一層均勻的tio2濕膜的碳纖維在溫度為100℃下干燥20min，取出后自然冷卻至室溫；

②、重復(fù)步驟六①3次，得到表面含有tio2薄膜的碳纖維；

七、接枝：

①、將30ml鈦酸四丁酯加入到10ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37％的鹽酸中，再在攪拌的條件下加入去離子水，然后在攪拌速度為5r/min下攪拌反應(yīng)3h，得到前驅(qū)物溶液；

步驟七①中所述的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37％的鹽酸與去離子水的體積比1:1；

②、將前驅(qū)物溶液加入到聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，再將表面含有tio2薄膜的碳纖維浸入到前驅(qū)物溶液中，再將聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜密封，然后將密封后的高壓反應(yīng)釜在溫度為375℃和壓力為22.5mpa下保持10min，得到處理后的碳纖維；

③、將高壓反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，再將處理后的碳纖維從前驅(qū)物溶液中取出，首先使用去離子水對(duì)處理后的碳纖維超聲清洗4次，再使用無水乙醇對(duì)處理后的碳纖維超聲清洗4次，再在室溫下自然晾干，得到有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體；

步驟七③中每次使用去離子水對(duì)處理后的碳纖維超聲清洗的功率為600w，時(shí)間為5min；

步驟七③中每次使用無水乙醇對(duì)處理后的碳纖維超聲清洗的功率為600w，時(shí)間為5min。

圖1為xps全譜圖，圖1中1為實(shí)施例一步驟一③得到的干燥清洗后碳纖維的xps曲線，2為實(shí)施例一步驟七③得到的有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的xps曲線；

表1為圖1的元素含量。

表1

從圖1和表1可知，碳纖維經(jīng)過胺基化及納米線生長(zhǎng)后，ti元素含量明顯增加，由未處理的0％提高到13.81％。聚乙烯亞胺(pei)接枝到碳纖維表面，會(huì)在碳纖維表面引入伯胺，仲胺，極性越大越容易和tio2nws中的極性羥基結(jié)合，所以表面接枝pei的碳纖維表面會(huì)生長(zhǎng)更多的tio2nws。

圖2為實(shí)施例一步驟一③得到的干燥清洗后碳纖維的sem圖；

圖3為實(shí)施例一步驟七③得到的有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的sem圖；

從圖2和圖3可知，實(shí)施例一步驟七③得到的有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體表面生長(zhǎng)的tio2納米線更加更加致密，可能是由于接枝支化聚合物pei帶來的極性基團(tuán)更多，使碳纖維表面的胺基與tio2納米線結(jié)合得更強(qiáng)，其樹脂基復(fù)合材料遭到破壞時(shí)，將能夠吸收更多的能量，較大程度地提高碳纖維與樹脂基體之間的界面結(jié)合強(qiáng)度。

表2

從表2可知，實(shí)施例一步驟七③得到的有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的表面生長(zhǎng)tio2納米線后在水和二碘甲烷中的接觸角明顯的更為降低，極性分量和色散分量相應(yīng)的提高，表面能也大幅度提高，由30.13mn/m升高到71.36mn/m。這說明pei和tio2納米線接枝到碳纖維表面制備的有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體表面的潤(rùn)濕性有明顯的改善效果。這將有助于最終復(fù)合材料的界面性能的提高。

界面剪切強(qiáng)度測(cè)試(一)：

(一)本實(shí)驗(yàn)采用fa620型復(fù)合材料界面評(píng)價(jià)裝置(日本東榮株式會(huì)社)。首先將碳纖維單絲用雙面膠牢固地粘貼在金屬支架上，再稱取質(zhì)量比為100:32的環(huán)氧樹脂e-51和固化劑h-256并混合均勻，并用鋼針蘸取一滴點(diǎn)在碳纖維單絲表面，環(huán)氧樹脂會(huì)因表面張力作用形成樹脂微滴，隨后在90℃、120℃和150℃下分別恒溫保持2h、2h和3h進(jìn)行固化，從而制得碳纖維/環(huán)氧樹脂微滴復(fù)合材料。在測(cè)試過程中，選取直徑80μm左右的樹脂微滴作為測(cè)試對(duì)象，樹脂球直徑太大容易將纖維拉斷而樹脂球并未與纖維脫離，若樹脂球太小，設(shè)備刀口夾不住，測(cè)試過程沒有測(cè)試到力的作用刀口就從樹脂球滑過，載荷加載速度為0.5μm·s-1，每組樣品測(cè)出50個(gè)有效數(shù)據(jù)并計(jì)算其平均值，所述的碳纖維為實(shí)施例一步驟一③得到的干燥清洗后碳纖維。界面剪切強(qiáng)度(ifss)可根據(jù)公式(1)得到：

式中fmax——纖維拔脫時(shí)的載荷峰值(n)；

d——纖維單絲直徑(m)；

l——環(huán)氧樹脂微滴包埋長(zhǎng)度(m)。

按照上述方法對(duì)實(shí)施例一步驟一③得到的干燥清洗后碳纖維的界面剪切強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試；

界面剪切強(qiáng)度測(cè)試(二)：本測(cè)試與界面剪切強(qiáng)度測(cè)試(一)的不同點(diǎn)是：所述的碳纖維為實(shí)施例一步驟七③得到的有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體。其他步驟及測(cè)試方法均與界面剪切強(qiáng)度測(cè)試(一)相同。

界面剪切強(qiáng)度測(cè)試(一)和界面剪切強(qiáng)度測(cè)試(二)測(cè)試結(jié)果如圖4所示；圖4為實(shí)施例一步驟一③得到的干燥清洗后碳纖維的界面剪切強(qiáng)度，2為實(shí)施例一步驟七③得到的有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的界面剪切強(qiáng)度。

從圖4可知，實(shí)施例一步驟七③得到的有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的界面剪切強(qiáng)度由原絲的64.9mpa提高到122.4mpa，提高88.6％；這是由于：(1)tio2納米線與碳纖維表面大量胺基極性相近，結(jié)合性增強(qiáng)，同時(shí)其與樹脂基體之間具有良好的浸潤(rùn)性，致密的tio2納米線相當(dāng)于界面層，可以更好地傳遞載荷和吸收破壞能，所以其界面結(jié)合能力增強(qiáng)；

實(shí)施例二：一種有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的制備方法，具體是按以下步驟完成的：

一、清洗：

①、將0.6g碳纖維放入裝有丙酮的索氏提取器中，在溫度為82℃的條件下使用丙酮清洗去除碳纖維表面的雜質(zhì)，清洗時(shí)間為4h，將清洗后的碳纖維取出，得到丙酮清洗后的碳纖維；

②、將步驟一①得到的丙酮清洗后的碳纖維置于超臨界裝置中，在溫度為365℃和壓力為12mpa的30ml超臨界丙酮-水體系中浸泡30min，得到去除環(huán)氧涂層后的碳纖維；

步驟一②中所述的超臨界丙酮-水體系中丙酮與水的體積比為5:1；

③、將步驟一②得到的去除環(huán)氧涂層后的碳纖維置于索氏提取器中，在溫度為82℃的條件下使用丙酮清洗去除環(huán)氧涂層后的碳纖維，清洗時(shí)間為2h；將清洗后的碳纖維取出，在溫度為70℃的條件下干燥2h，得到干燥清洗后碳纖維；

二、氧化：

①、將步驟一③得到的干燥清洗后碳纖維浸漬到70ml過硫酸鉀/硝酸銀混合水溶液中，加熱至75℃，再在溫度為75℃的條件下恒溫1.5h，得到氧化后的碳纖維；所述的過硫酸鉀/硝酸銀混合水溶液中過硫酸鉀的濃度為0.1mol/l；所述的過硫酸鉀/硝酸銀混合水溶液中硝酸銀的濃度為0.001mol/l；

②、室溫條件下將步驟二①得到的氧化后的碳纖維在蒸餾水中浸泡10min，將經(jīng)蒸餾水中浸泡后的碳纖維取出，棄除蒸餾水；所述的氧化后的碳纖維的質(zhì)量與蒸餾水的體積比為0.006g:1ml；

③、重復(fù)步驟二②5次，得到蒸餾水清洗后的氧化碳纖維；

④、將步驟二③得到的蒸餾水清洗后的氧化碳纖維在溫度為70℃的條件下干燥2h，得到干燥后的氧化碳纖維；

⑤、將步驟二④得到的干燥后的氧化碳纖維置于裝有無水乙醇的索氏提取器中，在溫度為92℃的條件下使用無水乙醇清洗氧化碳纖維，清洗時(shí)間為4h，得到無水乙醇清洗的氧化的碳纖維；

⑥、將步驟二⑤得到的無水乙醇清洗的氧化的碳纖維在溫度為70℃的條件下干燥2h，得到干燥的氧化碳纖維；

三、酰氯化：

①、向干燥的反應(yīng)瓶中裝入二氯亞砜/n,n-二甲基甲酰胺混合液，將步驟二⑥得到的干燥的氧化碳纖維放入反應(yīng)瓶中，加熱至76℃，再在溫度為76℃的條件下恒溫反應(yīng)48h，得到含有雜質(zhì)的酰氯化的碳纖維；

步驟按①中所述的干燥的氧化碳纖維的質(zhì)量與二氯亞砜/n,n-二甲基甲酰胺混合液的體積比為0.6g:150ml；

步驟三①中所述的二氯亞砜/n,n-二甲基甲酰胺混合液中二氯亞砜和n,n-二甲基甲酰胺的體積比為100:5；

②、首先使用減壓蒸餾的方法將步驟三①得到的含有雜質(zhì)的酰氯化的碳纖維中殘留的二氯亞砜除去，得到酰氯化的碳纖維；再將得到的酰氯化的碳纖維在溫度為80℃的真空干燥箱中干燥2h，得到干燥的酰氯化的碳纖維，最后將干燥的酰氯化的碳纖維放在干燥器中密封保存；

四、碳纖維在超臨界甲醇中接枝pei：

①、室溫下將60ml無水甲醇置于玻璃試管中，然后加入6ml聚乙烯亞胺，再將干燥的酰氯化的碳纖維加入到玻璃試管中，再使用帶孔的玻璃塞將干燥的酰氯化的碳纖維壓人甲醇中，得到裝有反應(yīng)物的玻璃試管中；

步驟四①中所述的干燥的酰氯化的碳纖維的質(zhì)量與無水甲醇的體積比為0.6g:60ml；

②、將裝有反應(yīng)物的玻璃試管中放入不銹鋼反應(yīng)釜中，再將不銹鋼反應(yīng)釜封閉，再使用鹽浴爐將不銹鋼反應(yīng)釜加熱至245℃，再在壓力為6.5mpa和溫度為245℃的條件下接枝處理20min，得到表面接枝pei的碳纖維；

③、將不銹鋼反應(yīng)釜在室溫下冷卻15min，再使用冷水噴淋將不銹鋼反應(yīng)釜降溫至室溫，再打開不銹鋼反應(yīng)釜，將表面接枝pei的碳纖維取出；

④、使用去離子水對(duì)表面接枝pei的碳纖維清洗，至清洗液的ph值為7，再將表面接枝pei的碳纖維放入無水乙醇中清洗4次，再將表面接枝pei的碳纖維置于索氏提取器中，在溫度為80℃的條件下使用丙酮清洗表面接枝pei的碳纖維20min；再將索氏提取器中的表面接枝pei的碳纖維進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，再在溫度為80℃的條件下使用丙酮清洗表面接枝pei的碳纖維30min，取出后再在溫度為80℃的烘箱中干燥4h，得到干燥的表面接枝pei的碳纖維

五、tio2溶膠的制備：

將25ml無水乙醇和8ml鈦酸四丁酯混合，得到鈦酸四丁酯溶液；向鈦酸四丁酯溶液中滴加2ml二乙醇胺，再在攪拌速度為5r/min的條件下攪拌20min，再在攪拌的條件下以3滴/min的滴加速度滴加1g聚乙二醇水溶液，再在攪拌速度為8r/min下攪拌反應(yīng)4h，得到tio2溶膠；

步驟五中所述的聚乙二醇水溶液中聚乙二醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％；

六、制備表面含有tio2薄膜的碳纖維：

①、將干燥的表面接枝pei的碳纖維浸漬到tio2溶膠中，再在超聲功率為1200下超聲分散10min，再靜置5min后，將干燥的表面接枝pei的碳纖維勻速向上，垂直提拉，在碳纖維表面形成一層均勻的tio2濕膜；再將表面形成一層均勻的tio2濕膜的碳纖維在溫度為100℃下干燥20min，取出后自然冷卻至室溫；

②、重復(fù)步驟六①3次，得到表面含有tio2薄膜的碳纖維；

七、接枝：

①、將40ml鈦酸四丁酯加入到15ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37％的鹽酸中，再在攪拌的條件下加入去離子水，然后在攪拌速度為8r/min下攪拌反應(yīng)2h，得到前驅(qū)物溶液；

步驟七①中所述的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37％的鹽酸與去離子水的體積比1:1；

②、將前驅(qū)物溶液加入到聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，再將表面含有tio2薄膜的碳纖維浸入到前驅(qū)物溶液中，再將聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜密封，然后將密封后的高壓反應(yīng)釜在溫度為375℃和壓力為22.5mpa下保持10min，得到處理后的碳纖維；

③、將高壓反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，再將處理后的碳纖維從前驅(qū)物溶液中取出，首先使用去離子水對(duì)處理后的碳纖維超聲清洗4次，再使用無水乙醇對(duì)處理后的碳纖維超聲清洗4次，再在室溫下自然晾干，得到有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體；

步驟七③中每次使用去離子水對(duì)處理后的碳纖維超聲清洗的功率為1200w，時(shí)間為10min；

步驟七③中每次使用無水乙醇對(duì)處理后的碳纖維超聲清洗的功率為1200w，時(shí)間為10min。

實(shí)施例二制備的有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的ti和o元素含量明顯增加，ti元素由未處理的0％提高到15.62％，o元素含量由4.49％提高到57.82％。說明更多的tio2納米線生長(zhǎng)在胺基化碳纖維表面。有機(jī)胺-tio2納米線/碳纖維多尺度增強(qiáng)體的接觸角降低的更為明顯，在水中和二碘甲烷中的接觸角分別降到28.74°和27.32°，表面能提高到72.95mn/m。碳纖維-有機(jī)胺-tio2納米線的界面剪切強(qiáng)度由原絲的64.9mpa提高到124.7mpa，提高了92.1％。