一种在碳纤维表面制备二氧化钛涂层的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010545782.9

申请日:

2010.11.16

公开号:

CN102465442A

公开日:

2012.05.23

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):D06M 11/46申请公布日:20120523|||公开

IPC分类号:

D06M11/46; D06M101/40(2006.01)N

主分类号:

D06M11/46

申请人:

晓健科技(大连)有限公司

发明人:

贾欣博

地址:

116011 辽宁省大连市西岗区新开路9号20层3号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

一种在碳纤维表面制备二氧化钛涂层的方法,其特征在于:将醇钛与无水乙醇以1:4比例混合形成溶胶混合物,通过醋酸调节pH值到1-2;将100℃下对碳纤维进行干燥处理30分钟,然后将碳纤维浸入到上述溶胶混合物中,并在碳纤维上用自动浸轧机夹压,使该溶胶混合物涂覆到碳纤维上;当溶胶混合物均匀涂覆到碳纤维上后,在80℃下烘干10分钟蒸发残余的乙醇;之后在100℃进行固化。本发明的溶胶混合物的形成是在常温下进行的,可以大大降低对制造条件的要求。本发明可控制涂层厚度。本发明制备的二氧化钛涂层碳纤维保持了无涂层碳纤维所具有的柔顺性和可编织性,同时解决碳纤维与某些复合材料基体间的界面浸润性和相容性问题。

权利要求书

1: 一种在碳纤维表面制备二氧化钛涂层的方法, 其特征在于 : 将醇钛与无水乙醇以 1:4 比例混合形成溶胶混合物, 通过醋酸调节 pH 值到 1-2 ; 将 100℃下对碳纤维进行干燥处 理 30 分钟, 然后将碳纤维浸入到上述溶胶混合物中, 并在碳纤维上用自动浸轧机夹压, 使 该溶胶混合物涂覆到碳纤维上 ; 当溶胶混合物均匀涂覆到碳纤维上后, 在 80℃下烘干 10 分 钟蒸发残余的乙醇 ; 之后在 100℃进行固化。

说明书


一种在碳纤维表面制备二氧化钛涂层的方法

    技术领域 本发明属于表面处理技术领域, 具体的是涉及一种在碳纤维表面制备二氧化钛 涂层的方法。
     背景技术 碳纤维是一种常用的复合材料增强纤维, 它具有低密度、 高强度、 高模量、 低热膨 胀、 耐辐射、 易编制加工以及较好的热、 电性能等优良特性, 在金属基、 聚合物基复合材料中 获得广泛的应用。 但碳纤维抗氧化性能较差, 在 400℃以上的空气中即出现明显的失重和强 度降低, 且碳纤维与某些基体的浸润性不好, 难以形成致密、 性能优良的复合材料。因此阻 碍了碳纤维在航空航天等需要轻质、 高强、 高模材料领域的应用。
     在碳纤维表面形成致密的保护性涂层可有效地解决上述问题。 董兴广等在 《 纤维 复合材料 》 (2005 年 03 期 28-31 页) 上发表的 《射频法涂层碳纤维的高温氧化性》 , 该文中 提出采用射频法制备碳纤维表面抗氧化涂层, 具体方法为 : 在 700-800℃下通过射频加热 碳纤维进行化学气相沉积, 该方法易对碳纤维表面造成损伤, 且制备过程的控制工艺要求 高, 设备复杂, 不宜进行大规模生产。现有技术中涂层制备有化学气相沉积法、 物理气相沉 积法、 电化学方法和溶胶凝胶浸渗烧结法, 其中运用最广泛的是溶胶凝胶浸渗烧结法制备 涂层, 但是该方法需要经过高温固化处理环节, 不利于节能环保的实施。
     发明内容
     本发明针对现有技术中存在的以上不足, 提供了一种碳纤维表面二氧化钛涂层的 制备方法。
     本发明是通过以下技术方案实现的, 本发明包括以下步骤 : 将醇钛与无水乙醇以 1:4 比例混合形成溶胶混合物, 通过醋酸调节 pH 值到 1-2 ; 将 100℃下对碳纤维进行干燥处理 30 分钟, 然后将碳纤维浸入到上述溶胶混合物中, 并在碳 纤维上用自动浸轧机夹压, 使该溶胶混合物涂覆到碳纤维上 ; 当溶胶混合物均匀涂覆到碳 纤维上后, 在 80℃下烘干 10 分钟蒸发残余的乙醇 ; 之后在 100℃进行固化。
     本发明的溶胶混合物的形成是在常温下进行的, 这样与现有技术相比, 可以大大 降低对制造条件的要求。 本发明的在碳纤维表面涂覆二氧化钛的方法, 简便易行, 可进行大 规模的工业生产。 采用该方法生产的具有二氧化钛涂层的碳纤维, 其涂层厚度小于 1μm, 涂 层平整光滑。可在碳纤维冷却至室温后再次使用溶胶混合物浸渗, 然后再缓慢升温使溶剂 挥发, 该过程可最多重复 3 次, 一定程度控制膜层厚度。使用该方法制备的二氧化钛涂层碳 纤维保持了无涂层碳纤维所具有的柔顺性和可编织性, 同时解决碳纤维与某些复合材料基 体间的界面浸润性和相容性问题。 使用该碳纤维或其编织物可与不同基体复合获得复合材 料。 具体实施方式将醇钛与无水乙醇以 1:4 比例混合形成溶胶混合物, 通过醋酸调节 pH 值到 1-2 ; 将 100℃下对碳纤维进行干燥处理 30 分钟, 然后将碳纤维浸入到上述溶胶混合物中, 并在 碳纤维上用自动浸轧机夹压, 使该溶胶混合物涂覆到碳纤维上 ; 当溶胶混合物均匀涂覆到 碳纤维上后, 在 80℃下烘干 10 分钟蒸发残余的乙醇 ; 之后在 100℃进行固化。4

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资源描述

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1、10申请公布号CN102465442A43申请公布日20120523CN102465442ACN102465442A21申请号201010545782922申请日20101116D06M11/46200601D06M101/4020060171申请人晓健科技(大连)有限公司地址116011辽宁省大连市西岗区新开路9号20层3号72发明人贾欣博54发明名称一种在碳纤维表面制备二氧化钛涂层的方法57摘要一种在碳纤维表面制备二氧化钛涂层的方法,其特征在于将醇钛与无水乙醇以14比例混合形成溶胶混合物,通过醋酸调节PH值到12;将100下对碳纤维进行干燥处理30分钟,然后将碳纤维浸入到上述溶胶混合物中,。

2、并在碳纤维上用自动浸轧机夹压,使该溶胶混合物涂覆到碳纤维上;当溶胶混合物均匀涂覆到碳纤维上后,在80下烘干10分钟蒸发残余的乙醇;之后在100进行固化。本发明的溶胶混合物的形成是在常温下进行的,可以大大降低对制造条件的要求。本发明可控制涂层厚度。本发明制备的二氧化钛涂层碳纤维保持了无涂层碳纤维所具有的柔顺性和可编织性,同时解决碳纤维与某些复合材料基体间的界面浸润性和相容性问题。51INTCL权利要求书1页说明书2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页1/1页21一种在碳纤维表面制备二氧化钛涂层的方法,其特征在于将醇钛与无水乙醇以14比例混合形成溶胶混合物,通。

3、过醋酸调节PH值到12;将100下对碳纤维进行干燥处理30分钟,然后将碳纤维浸入到上述溶胶混合物中,并在碳纤维上用自动浸轧机夹压,使该溶胶混合物涂覆到碳纤维上;当溶胶混合物均匀涂覆到碳纤维上后,在80下烘干10分钟蒸发残余的乙醇;之后在100进行固化。权利要求书CN102465442A1/2页3一种在碳纤维表面制备二氧化钛涂层的方法技术领域0001本发明属于表面处理技术领域,具体的是涉及一种在碳纤维表面制备二氧化钛涂层的方法。背景技术0002碳纤维是一种常用的复合材料增强纤维,它具有低密度、高强度、高模量、低热膨胀、耐辐射、易编制加工以及较好的热、电性能等优良特性,在金属基、聚合物基复合材料中。

4、获得广泛的应用。但碳纤维抗氧化性能较差,在400以上的空气中即出现明显的失重和强度降低,且碳纤维与某些基体的浸润性不好,难以形成致密、性能优良的复合材料。因此阻碍了碳纤维在航空航天等需要轻质、高强、高模材料领域的应用。0003在碳纤维表面形成致密的保护性涂层可有效地解决上述问题。董兴广等在纤维复合材料(2005年03期2831页)上发表的射频法涂层碳纤维的高温氧化性,该文中提出采用射频法制备碳纤维表面抗氧化涂层,具体方法为在700800下通过射频加热碳纤维进行化学气相沉积,该方法易对碳纤维表面造成损伤,且制备过程的控制工艺要求高,设备复杂,不宜进行大规模生产。现有技术中涂层制备有化学气相沉积法。

5、、物理气相沉积法、电化学方法和溶胶凝胶浸渗烧结法,其中运用最广泛的是溶胶凝胶浸渗烧结法制备涂层,但是该方法需要经过高温固化处理环节,不利于节能环保的实施。发明内容0004本发明针对现有技术中存在的以上不足,提供了一种碳纤维表面二氧化钛涂层的制备方法。0005本发明是通过以下技术方案实现的,本发明包括以下步骤将醇钛与无水乙醇以14比例混合形成溶胶混合物,通过醋酸调节PH值到12;将100下对碳纤维进行干燥处理30分钟,然后将碳纤维浸入到上述溶胶混合物中,并在碳纤维上用自动浸轧机夹压,使该溶胶混合物涂覆到碳纤维上;当溶胶混合物均匀涂覆到碳纤维上后,在80下烘干10分钟蒸发残余的乙醇;之后在100进。

6、行固化。0006本发明的溶胶混合物的形成是在常温下进行的,这样与现有技术相比,可以大大降低对制造条件的要求。本发明的在碳纤维表面涂覆二氧化钛的方法,简便易行,可进行大规模的工业生产。采用该方法生产的具有二氧化钛涂层的碳纤维,其涂层厚度小于1M,涂层平整光滑。可在碳纤维冷却至室温后再次使用溶胶混合物浸渗,然后再缓慢升温使溶剂挥发,该过程可最多重复3次,一定程度控制膜层厚度。使用该方法制备的二氧化钛涂层碳纤维保持了无涂层碳纤维所具有的柔顺性和可编织性,同时解决碳纤维与某些复合材料基体间的界面浸润性和相容性问题。使用该碳纤维或其编织物可与不同基体复合获得复合材料。具体实施方式说明书CN102465442A2/2页40007将醇钛与无水乙醇以14比例混合形成溶胶混合物,通过醋酸调节PH值到12;将100下对碳纤维进行干燥处理30分钟,然后将碳纤维浸入到上述溶胶混合物中,并在碳纤维上用自动浸轧机夹压,使该溶胶混合物涂覆到碳纤维上;当溶胶混合物均匀涂覆到碳纤维上后,在80下烘干10分钟蒸发残余的乙醇;之后在100进行固化。说明书CN102465442A。

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