一种碳纤维表面的修饰方法

一种碳纤维表面的修饰方法是将氧化石墨烯溶于水中，pH值调整到8.0-13.0，采用机械搅拌或采用超声波进行分散，得到氧化石墨烯水溶液，将氧化石墨烯水溶液置于电解槽，以碳纤维作为电极的阳极材料，导电金属或石墨材料作为阴极材料，采用恒电位法或恒电流法对碳纤维电极施加电压或者电，涂敷有氧化石墨烯的碳纤维在加热炉中进行热处理到改性碳纤维。本发明简单实用、无污染,可工业化的优点。

1. 一种碳纤维表面的修饰方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 按浓度为0.01克/升-2克/升，将氧化石墨烯溶于水中，再用碱将水溶液的pH值调整到8.0-13.0，采用机械搅拌速率为20转/分钟-300转/分钟，机械搅拌的时间为1小时-60小时，或采用功率范围是30瓦特-300瓦特的超声波进行分散10分钟-10小时，得到氧化石墨烯水溶液；(2) 将氧化石墨烯水溶液置于电解槽中，温度控制在20℃-80℃之间，以碳纤维作为电极的阳极材料，导电金属或石墨材料作为阴极材料，采用恒电位法或恒电流法对碳纤维电极施加电压或者电流；    (3) 将步骤(2)得到的涂敷有氧化石墨烯的碳纤维在加热炉中进行热处理，加热炉中的环境介质是空气、氧气、臭氧、氮气、氩气或氨气等，反应炉温度为80℃-600℃，停留时间为10秒-60分钟，得到改性碳纤维。
2.如权利要求1所述的一种碳纤维表面的修饰方法，其特征在于步骤(1)中的氧化石墨烯溶液的浓度是0.05克/升-1克/升。
3.如权利要求1所述的一种碳纤维表面的修饰方法，其特征在于步骤(1)中的机械分散氧化石墨烯分散液的机械搅拌速率为是50转/分钟-200转/分钟，机械搅拌的时间是2小时-10小时。
4.如权利要求1所述的一种碳纤维表面的修饰方法，其特征在于步骤(1)中的超声分散氧化石墨烯分散液的功率范围是40瓦特-200瓦特，超声分散时间为10分钟-10小时。
5.如权利要求1所述的一种碳纤维表面的修饰方法，其特征在于步骤(1)中的氧化石墨烯溶液的pH值是8.0-10.0。
6.如权利要求1所述的一种碳纤维表面的修饰方法，其特征在于步骤(1)中的碱是氢氧化钠，氢氧化镁、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化铝、氨水、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种或几种的混合物。
7.如权利要求1所述的一种碳纤维表面的修饰方法，其特征在于步骤(1)中的氧化石墨烯是表面含有羧基、羟基等含氧官能团的由碳原子构成的单层片状材料及其衍生物。
8.如权利要求1所述的一种碳纤维表面的修饰方法，其特征在于步骤(2)中氧化石墨烯溶液的温度控制在30-60℃。
9.如权利要求1所述的一种碳纤维表面的修饰方法，其特征在于步骤（2）中的恒电位法或恒电流法中，两电极距离控制在1厘米-20厘米范围。
10.如权利要求9所述的一种碳纤维表面的修饰方法，其特征在于两电极距离控制在2厘米-10厘米。
11.如权利要求9所述的一种碳纤维表面的修饰方法，其特征在于采用恒电位法时，对两电极施加1.0伏特-60伏特恒电压处理1分钟-60分钟；采用恒电流法时，对两电极施加80毫安培/克-300毫安培/克的恒电流密度处理1分钟-60分钟。
12.如权利要求1所述的一种碳纤维表面的修饰方法，其特征在于步骤(3)中碳纤维的热处理是使碳纤维依次通过一组温度为80℃-300℃的加热导辊，加热导辊的数量为2个-18个。
13.如权利要求12所述的一种碳纤维表面的修饰方法，其特征在于加热导辊的数量为3个-6个。
14.如权利要求12所述的一种碳纤维表面的修饰方法，其特征在于步骤(3)中通过加热导辊热处理碳纤维时，加热导辊的温度是恒定的，或是逐次升温的。
15.如权利要求12所述的一种碳纤维表面的修饰方法，其特征在于加热导辊的直径为10厘米-1米。
16.如权利要求15所述的一种碳纤维表面的修饰方法，其特征在于加热导辊的直径为50厘米-0.5米。