一種碳纖維化學鍍銅方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種碳纖維表面鍍銅的方法。 技術背景
[0002] 碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料，以其導 熱、導電、耐高溫、耐疲勞等多種優良而被廣泛的運用，國內對碳纖維的需求日益增加。化學 鍍是利用還原劑將金屬離子還原并沉積在基礎物上，對基礎物質的外貌形狀沒有限制。利 用化學鍍技術帶來的便利同時克服碳纖維單一材料性能的局限性，在碳纖維表面得到一層 銅層，使碳纖維在具有自身優良特性的同時還擁有金屬銅導電性、可焊性好的優點。
[0003] 發明人在研宄過程中發現，現有的碳纖維鍍銅工藝，還不能很好的滿足其作為電 熱除冰型風力發電機的葉片材質性能要求，因為風力發電機工作環境惡劣晝夜及不同季節 溫差大，電氣接線端需要碳纖維與鍍銅層具有更高的結合力，及良好的導電性。發明人發現 現有技術中的專利文獻CN 201210056693和專利文獻CN 201310410798. 2的碳纖維鍍銅工 藝，也存在以上問題。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種碳纖維表面化學鍍銅的工藝，從而快速獲得的鍍銅碳 纖維具有在較大的溫差的條件下，仍具有緊密的結合力，優異的導電性能，均勻的鍍層，鍍 層能達到一定厚度；更進一步的可更好的滿足其作為風力發電機的葉片材質性能要求。
[0005] 一種碳纖維表面鍍銅工藝的實施方案
[0006] 步驟一：碳纖維預處理
[0007] 表面脫膠：在索氏提取機中沸騰的丙酮溶液中浸泡并利用攪拌瓷不斷攪拌，溫度 控制在60~80°C，攪拌時間為60~300min，確保丙酮脫膠完全；表面除油：將脫膠后的碳 纖維于質量分數為8~12% NaOH溶液中，室溫下攪拌5~30min，取出的碳纖維先后用乙 醇和去離子水清洗，烘干待用。
[0008] 表面粗化：采用質量分數為8~12%的過硫酸鉀溶液為粗化液，常溫下將除油后 的碳纖維浸入，攪拌；粗化后的碳纖維用質量分數為6~10% NaOH溶液和去離子水清洗至 中性，烘干待用。
[0009] 表面活化：采用敏化活化一步法，活化劑是由成分為~l〇g/L PbCl2UO~ 150g/L SnCl2U ~10g/L NaSn03、15 ~200g/L NaCl、15 ~200mL/L HC1(37% )，加入水制 成的膠體鈀溶液；將粗化后的碳纖維放入膠體鈀溶液中浸泡30~90min ;表面還原：將活 化后的碳纖維放入8~12% HCl溶液中還原1~3min。
[0010] 步驟二：碳纖維化學鍍
[0011] 化學鍍液的組成為：1~20g/L五水硫酸銅、1~30g/L四輕丙基乙二胺、1~30g/ L乙二胺四乙酸二鈉、1~50mL/L甲醛、0. 1~100mg/L雙吡啶、0. 01~lg/L亞鐵氰化鉀、 0· 01~10g/L PEG-100,用NaOH溶液調節鍍液pH為11~13。
[0012] 化學鍍：將處理后的碳纖維浸入化學鍍液中，鍍液溫度控制在40~60°C，緩慢攪 拌，鍍液產生大量氣泡時適當補充新鮮鍍液，勻速攪拌5~IOmin取出，用去離子水洗凈烘 干。
[0013] 本發明優選，步驟一（2)中所述的碳纖維粗化采用質量分數為10%過硫酸鉀溶 液，10~35°C下攬樣30~60min。
[0014] 本發明優選，步驟一⑶活化劑成分是由1~5g/L PbCl2、100~150g/L SnCl2、 1 ~10g/L NaSn03、150 ~200g/L NaCl、150 ~200mL/L 的質量百分比濃度為 37%的 HC1， 加入水制成的膠體鈀溶液。
[0015] 本發明優選，步驟二⑴所述的鍍液為10~15g/L五水硫酸銅、5~20g/L四羥 丙基乙二胺、5~20g/L乙二胺四乙酸二鈉、10~20mL/L甲醛、1~20mg/L雙吡啶、0· 1~ lg/L 亞鐵氰化鉀、0· 1 ~lg/L PEG-100。
[0016] 本發明優選，步驟二（1)用NaOH溶液調節鍍液pH為11. 5~12。
[0017] 本發明的有益效果在于，能快速獲得的鍍銅碳纖維具有緊密的結合力，均勻的鍍 層，鍍層能達到一定厚度。本發明提供一種碳纖維銅的復合材料主要可應用于風力發電機 的葉片上，以其高彈輕質的優點加上金屬銅的高導電性能，既可以提高葉片剛度，減輕葉片 質量，又可以增強葉片的導電性；本發明能提高碳纖維與鍍銅層的結合能力，使之能適應風 力發電機的惡劣的工作環境。
【具體實施方式】
[0018] 實施例1
[0019] 步驟一：碳纖維預處理
[0020] 表面脫膠：在索氏提取機中沸騰的丙酮溶液中浸泡并利用攪拌瓷不斷攪拌，溫度 控制在70°C，攪拌時間240min，確保丙酮脫膠完全；表面除油：將脫膠后的碳纖維于10% NaOH溶液中，室溫下攪拌30min，取出的碳纖維先后用乙醇和去離子水清洗，烘干待用。
[0021] 表面粗化：采用質量分數為10%的過硫酸鉀溶液為粗化液，常溫下將除油后的碳 纖維浸入，不斷攪拌60min;粗化后的碳纖維用質量分數為8% NaOH溶液和去離子水清洗至 中性，供干待用。
[0022] 表面活化：采用敏化活化一步法，活化劑為膠體鈀溶液，主要成分為：1. 5g/L PbCl2、135g/L SnCl2、5g/L NaSn03、175g/L NaCl、200mL/L !1(：1(37%)和適量的!120;將粗化 后的碳纖維放入膠體鈀溶液中浸泡30min ;表面還原：將活化后的碳纖維放入10% HCl溶 液中還原Imin。
[0023] 步驟二：碳纖維化學鍍
[0024] 化學鍍液的組成為：12g/L五水硫酸銅、10g/L四羥丙基乙二胺、9g/L乙二胺四乙 酸二鈉、16mL/L 甲醛、0. 01g/L 雙吡啶、0. lg/L 亞鐵氰化鉀、0. 8g/L PEG-100,用 10% NaOH 溶液調節鍍液pH為12。
[0025] 化學鍍：將處理后的碳纖維浸入化學鍍液中，鍍液溫度控制在40~60°C，緩慢攪 拌，鍍液產生大量氣泡時適當補充新鮮鍍液，勻速攪拌IOmin取出，用去離子水洗凈烘干。
[0026] 實施例2
[0027] 步驟一：碳纖維預處理
[0028] 表面脫膠：在索氏提取機中沸騰的丙酮溶液中浸泡并利用攪拌瓷不斷攪拌，溫度 控制在70°C，攪拌時間240min，確保丙酮脫膠完全；表面除油：將脫膠后的碳纖維于10% NaOH溶液中，室溫下攪拌30min，取出的碳纖維先后用乙醇和去離子水清洗，烘干待用。
[0029] 表面粗化：采用質量分數為10%的過硫酸鉀溶液為粗化液，常溫下將除油后的碳 纖維浸入，不斷攪拌60min;粗化后的碳纖維用質量分數為8% NaOH溶液和去離子水清洗至 中性，供干待用。
[0030] 表面活化：采用敏化活化一步法，活化劑為膠體鈀溶液，主要成分為：2. Og/1 PbCl2、135g/L SnCl2、5g/L NaSn03、175g/L NaCl、200mL/L !1(：1(37%)和適量的!120;將粗化 后的碳纖維放入膠體鈀溶液中浸泡60min ;表面還原：將活化后的碳纖維放入10% HCl溶 液中還原Imin。
[0031] 步驟二：碳纖維化學鍍如實例1
[0032] 實施例3
[0033] 步驟一：碳纖維預處理
[0034] 表面脫膠：在索氏提取機中沸騰的丙酮溶液中浸泡并利用攪拌瓷不斷攪拌，溫度 控制在70°C，攪拌時間240min，確保丙酮脫膠完全；表面除油：將脫膠后的碳纖維于10% NaOH溶液中，室溫下攪拌30min，取出的碳纖維先后用乙醇和去離子水清洗，烘干待用。
[0035] 表面粗化：采用質量分數為10%的過硫酸鉀溶液為粗化液，常溫下將除油后的碳 纖維浸入，不斷攪拌60min;粗化后的碳纖維用質量分數為8% NaOH溶液和去離子水清洗至 中性，供干待用。
[0036] 表面活化：采用敏化活化一步法，活化劑為膠體鈀溶液，主要成分為：2. 5g/l PbCl2、135g/L SnCl2、5g/L NaSn03、175g/L NaCl、200mL/L !1(：1(37%)和適量的!120;將粗化 后的碳纖維放入膠體鈀溶液中浸泡90min ;表面還原：將活化后的碳纖維放入10% HCl溶 液中還原Imin。
[0037] 步驟二：碳纖維化學鍍如實例1
[0038] 實施例4
[0039] 步驟一：預處理同實例3
[0040] 步驟二：碳纖維化學鍍
[0041] 化學鍍液的組成為：12g/L五水硫酸銅、5g/L四羥丙基乙二胺、16g/L乙二胺四乙 酸二鈉、5mL/L甲醛、0. 01g/L雙吡啶、0. lg/L亞鐵氰化鉀、0. 8g/L PEG-100,用NaOH溶液調 節鍍液pH為12。
[0042] 化學鍍：將處理后的碳纖維浸入化學鍍液中，鍍液溫度控制在40~60°C，緩慢攪 拌，鍍液產生大量氣泡時適當補充新鮮鍍液，勻速攪拌IOmin取出，用去離子水洗凈烘干。
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