【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料制备领域，具体涉及一种碳纳米管改性纤维复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、碳纳米管是由一层或多层石墨片按照一定螺旋角卷曲而成的、直径为纳米量级的圆柱壳体。根据石墨片层数的不同，碳纳米管可分为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁碳纳米管。碳纳米管继承了石墨的一系列优良特性，如耐热、耐腐蚀，传热和导电性好，高温强度高等。碳纳米管是一种完全由单一的轻元素碳以变性的sp2杂化共价键的方式组组成的具有管状结构的星星材料，因其独特的一维结构和纳米级的尺寸而具有许多优秀的性能。它不仅具有优异的力学、光学、磁学性能，还具有灵活可变的电学性质、优异的导热性，是物理学、化学、电子学、材料科学等学科中的前沿研究对象。
2、在吸波材料领域，碳纳米管由于极高的比表面积和长径比，能够有效吸收和散射电磁波，降低反射率。其次，碳纳米管轻质和易于加工的特性使其适用于各种应用，无论是作为填料还是涂层都能较好地发挥其性能。但是，碳纳米管的比表面能较高，在直接使用时不可避免的会出现团聚和难以分散的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种碳纳米管改性纤维复合材料及其制备方法和应用，所要解决的问题是通过化学镀将镍基催化剂牢固、完全地包覆在纤维表面，可以有效提高催化剂的负载量和结合强度；此外，通过化学镀可以调节金属催化剂在纤维表面的负载量，镍基催化剂可以弥补碳纳米管的磁性能较低的缺点。
2、本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
3、步骤一，将纤维材料裁剪并进行热处理；
4、步骤二，将步骤一得到的纤维材料浸入化学镀液中保温，使纤维表面包覆镍基催化剂；
5、步骤三，将步骤二得到的表面包覆镍基催化剂的纤维在反应气体存在下生长碳纳米管，得到所述碳纳米管改性纤维复合材料。
6、本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
7、优选的，前述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其中步骤一中，所述纤维材料选自玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维和玄武岩纤维中的至少一种。
8、优选的，前述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其中步骤一中，所述热处理的温度为600～800℃；所述热处理的时间为20～40min。
9、优选的，前述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其中步骤二中，所述化学镀液为六水和硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、氯化铵和氨水的混合溶液。
10、优选的，前述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其中步骤二中，所述化学镀液中，所述六水合硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、氯化铵及水的质量比例为2～5：0.5～2：1～3：3～6：100。
11、优选的，前述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其中步骤二中，所述化学镀液的ph值为8～10。
12、优选的，前述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其中步骤二中，所述保温的温度为60～90℃；所述保温的时间为5min～60min。
13、优选的，前述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其中步骤三中，所述碳纳米管生长的温度为500～850℃。
14、优选的，前述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其中步骤三中，所述反应气体包括保护气体、碳源气体及还原性气体。
15、优选的，前述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其中步骤三中，所述保护气体选自氩气、氮气和氦气中的至少一种。
16、优选的，前述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其中步骤三中，所述保护气体的流量为500～2000sccm。
17、优选的，前述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其中步骤三中，所述还原性气体为氢气。
18、优选的，前述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其中步骤三中，所述还原性气体的流量为50～1000sccm。
19、优选的，前述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其中步骤三中，所述碳源气体选自甲烷、乙炔和乙烯中的至少一种。
20、优选的，前述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其中步骤三中，所述碳源气体的流量为50～500sccm。
21、本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出的一种碳纳米管改性纤维复合材料，所述碳纳米改性纤维复合材料包括纤维、碳纳米管及ni基催化剂，所述纤维的表面包覆有镍基催化剂，所述ni基催化剂上生长有碳纳米管并形成阵列结构，所述碳纳米管的直径为10～30nm。
22、本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
23、优选的，前述的碳纳米管改性纤维复合材料，所述碳纳米管改性纤维复合材料的拉伸强度为793～1786mpa，碳纳米管比重为47.23wt％～81.02wt％，最佳吸波效能为-52.26～-19.62db。
24、本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出的一种纤维吸波材料，所述纤维吸波材料包括碳纳米管改性纤维复合材料，所述碳纳米改性纤维复合材料包括纤维、碳纳米管及ni基催化剂，所述纤维的表面包覆有镍基催化剂，所述ni基催化剂上生长有碳纳米管并形成阵列结构，所述碳纳米管的直径为10～30nm。
25、本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
26、优选的，前述的纤维吸波材料，所述纤维吸波材料为树脂基复合材料增强体、吸波涂层、吸波填料或吸波材料基材。
27、借由上述技术方案，本专利技术提供的一种碳纳米管改性纤维复合材料及其制备方法和应用，至少具有下列优点：
28、本专利技术提供一种基于纤维表面化学镀镍的碳纳米管生长方法，可解决现有基板法制备碳纳米管，催化剂结合不牢固的问题；
29、本专利技术通过对化学镀工艺的调整可以调控催化剂在纤维表面的负载量和包覆厚度，改善碳纳米管在纤维表面的催化环境；
30、本专利技术可以有效提高纤维表面的碳纳米管的生长密度和负载量；
31、本专利技术通过纤维表面镀镍和生长碳纳米管可以获得具备良好电磁吸波性能的纤维复合材料；
32、本专利技术的碳纳米管改性纤维复合材料的拉伸强度为793～1786mpa，碳纳米管比重为47.23wt％～81.02wt％，最佳吸波效能为-52.26～-19.62db。
33、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例详细说明如后。
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1.一种碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述纤维材料选自玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维和玄武岩纤维中的至少一种；所述热处理的温度为600～800℃；所述热处理的时间为20～40min。
3.如权利要求1所述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述化学镀液为六水和硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、氯化铵和氨水的混合溶液；所述化学镀液中，所述六水合硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、氯化铵及水的质量比例为2～5：0.5～2：1～3：3～6：100；所述化学镀液的pH值为8～10。
4.如权利要求1所述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述保温的温度为60～90℃；所述保温的时间为5min～60min。
5.如权利要求1所述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述碳纳米管生长的温度为500～850℃；所述反应气体包括保护气体、碳源气体及还原性气体。
6.如
7.一种碳纳米管改性纤维复合材料，其特征在于，所述碳纳米改性纤维复合材料包括纤维、碳纳米管及Ni基催化剂，所述纤维的表面包覆有镍基催化剂，所述Ni基催化剂上生长有碳纳米管并形成阵列结构，所述碳纳米管的直径为10～30nm。
8.如权利要求7所述的碳纳米管改性纤维复合材料，其特征在于，所述碳纳米管改性纤维复合材料的拉伸强度为793～1786MPa，碳纳米管比重为47.23wt％～81.02wt％，最佳吸波效能为-52.26～-19.62dB。
9.一种纤维吸波材料，其特征在于，所述纤维吸波材料包括碳纳米管改性纤维复合材料，所述碳纳米改性纤维复合材料包括纤维、碳纳米管及Ni基催化剂，所述纤维的表面包覆有镍基催化剂，所述Ni基催化剂上生长有碳纳米管并形成阵列结构，所述碳纳米管的直径为10～30nm。
10.如权利要求9所述的纤维吸波材料，其特征在于，所述纤维吸波材料为树脂基复合材料增强体、吸波涂层、吸波填料或吸波材料基材。
...【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述纤维材料选自玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维和玄武岩纤维中的至少一种；所述热处理的温度为600～800℃；所述热处理的时间为20～40min。
3.如权利要求1所述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述化学镀液为六水和硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、氯化铵和氨水的混合溶液；所述化学镀液中，所述六水合硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸钠、氯化铵及水的质量比例为2～5：0.5～2：1～3：3～6：100；所述化学镀液的ph值为8～10。
4.如权利要求1所述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述保温的温度为60～90℃；所述保温的时间为5min～60min。
5.如权利要求1所述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述碳纳米管生长的温度为500～850℃；所述反应气体包括保护气体、碳源气体及还原性气体。
6.如权利要求5所述的碳纳米管改性纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述保护气体选自氩气、氮气和氦...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐铭，吴宗远，李凌宇，贾菲，朱睿，崔凯，张帆，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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