申請(qǐng)?zhí)枺?01610946186.9
　　申請(qǐng)人：中原工學(xué)院
　　發(fā)明人：張旺璽 王艷芝 崔世忠 梁寶巖 秦琦 成曉哲 楊博

　　摘要： 本發(fā)明公開了一種納米金剛石和碳纖維組成的碳素復(fù)合材料及其制備方法，把聚丙烯腈聚合物溶解于溶劑二甲基甲酰胺中；把人工合成的金剛石處理制得納米金剛石；把納米金剛石經(jīng)超聲波均勻分散在聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液中，采用靜電紡絲制備納米金剛石/聚丙烯腈納米復(fù)合纖維；把納米金剛石/聚丙烯腈納米復(fù)合纖維經(jīng)預(yù)氧化、炭化，制備得到納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料。本發(fā)明在于提供制造工藝簡便的一種同素異形體碳素復(fù)合材料，該復(fù)合材料盡管復(fù)合組元材料結(jié)構(gòu)和性能不同，同由碳素組成，綜合了金剛石和碳纖維同為碳素材料的獨(dú)特性能，集中于本發(fā)明的納米金剛石碳纖維碳素復(fù)合材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　主權(quán)利要求：1.一種納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟：（1）將聚丙烯腈聚合物溶解于二甲基甲酰胺中，得到聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液；（2）將人造金剛石經(jīng)粉碎法制得納米金剛石，將納米金剛石經(jīng)過以下表面處理：將異丙醇鋁和正硅酸乙酯以及鹽酸催化劑在水介質(zhì)中進(jìn)行聚合反應(yīng)，在60～80℃聚合26～42h，得到透明的莫來石前驅(qū)體溶膠；把前驅(qū)體溶膠進(jìn)行陳化濃縮，然后加入納米金剛石，再經(jīng)原位溶膠化過程和凝膠化，干燥后得到表面包覆莫來石的納米金剛石；（3）將步驟（2）包覆莫來石的納米金剛石加入到步驟（1）制備的聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液中，納米金剛石與聚丙烯腈聚合物的質(zhì)量比是1:9～1:1，利用超聲波將包覆莫來石的金剛石均勻分散在溶液中，采用靜電紡絲制備納米金剛石/聚丙烯腈納米復(fù)合纖維，沿纖維縱向?qū)⒓{米金剛石有序組裝在復(fù)合纖維中，得到納米金剛石/聚丙烯腈納米復(fù)合纖維；（4）將步驟（3）制備的納米金剛石/聚丙烯腈納米復(fù)合纖維經(jīng)預(yù)氧化、炭化，制備得到納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料。
　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中聚丙烯腈的二甲基甲酰胺溶液的質(zhì)量百分比濃度為4～15%。
　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中納米金剛石的粒度為1nm～1μm。
　　4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中納米金剛石的粒度為10nm～600nm。
　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中粉碎法為：選用粒度為5～10μm的單晶金剛石，將單晶金剛石加入到球磨罐中，球磨罐在300rpm的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)50~200小時(shí)進(jìn)行粉碎，粉碎后將粉末放入10%～20%的稀鹽酸溶液中，在70～90℃加熱反應(yīng)1～3小時(shí)，用水洗至pH值為7～8，脫水烘干制得納米金剛石。
　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（3）中納米金剛石/聚丙烯腈納米復(fù)合纖維的直徑為10nm～50μm。
　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）中靜電紡絲的接收距離為10～15厘米，在20千伏高壓下靜電紡絲制備納米金剛石/聚丙烯腈納米復(fù)合纖維。
　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（4）中預(yù)氧化的氣氛為空氣氣氛，溫度為280～380℃；炭化氣氛為氬氣或氮?dú)?，溫度?00～1200℃。
　　9.權(quán)利要求1所述的納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料，其特征在于：所述納米金剛石/碳纖維碳素復(fù)合材料的直徑為5～800nm。