专利名称：一种碳纤维的快速除胶方法
技术领域：
本发明涉及一种去除材料表层的方法，特别涉及一种快速去除碳纤维材料表层胶质的方法。
背景技术：
碳纤维作为增强体广泛应用于树脂基、金属基、陶瓷基等复合材料中。由于碳纤维在生产过程中表面涂有胶层，其表面能低，表面呈现出憎液性，导致碳纤维和基体材料复合时，两相界面之间结合差，不能充分发挥出复合材料潜在的力学性能，所以碳纤维在使用前往往需要进行除胶预处理。目前，碳纤维表面除胶方法主要有气相氧化法和液相氧化法。气相氧化法是将碳纤维置于马弗炉或其他加热容器内，在氧化气氛下加热到一定温度，保温一定时间后去除碳纤维表面胶质的方法。常用的氧化剂有空气、氧气和臭氧等。 气相氧化法采用外部加热，除胶效率低、浪费能源，对碳纤维表面不可避免的造成一定的损伤、降低纤维力学性能。液相氧化法是将碳纤维浸入含有强氧化剂的溶液中进行氧化处理的方法，常用的氧化剂有高锰酸钾、过硫酸铵、硝酸、硫酸钾等。该方法存在去胶工序复杂，除胶效率较低， 而且采用大量氧化剂，成本较高。针对上述不足，需要研发一种新的去除碳纤维表面胶质的方法，不仅可以大大提高除胶效率，而且避免造成对纤维表面的损伤，保证碳纤维材料的力学性能，节约成本，经济环保。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种碳纤维的快速除胶方法，不仅可以大大提高除胶效率，而且避免造成对纤维表面的损伤，保证碳纤维材料的力学性能，节约成本，经济环保。本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种碳纤维的快速除胶方法，包括以下步骤
a、将需要除胶的碳纤维两端与电源的正负极点连接；
b、通电使碳纤维自身发热；
C、通过温度感应器测量碳纤维表面的温度；
d、控制电流进而控制碳纤维表面温度，使温度满足能够让表面胶质快速熔化挥发，且不降低碳纤维的力学性能；
e、控制除胶时间，除胶完成后卷取碳纤维即可。进一步，步骤c中控制碳纤维表面温度在700— 1200°C ；
进一步，所述除胶过程在封闭的除胶室内进行，除胶室内充入防氧化的保护气体； 进一步；所述保护气体为氮气或氩气。
本发明的有益效果本发明碳纤维的快速除胶方法，第一，由于是靠碳纤维自身发出的热量使表胶质快速熔化挥发，克服了传统除胶方式中热源处于被加热碳纤维的外部， 通过对流、辐射及传导完成热传输，升温时间长，除胶效率低，并且浪费能源等缺陷，本发明的除胶方法，加热速度极快，除胶效率高，经济环保。第二，由于在保护气氛下加热，加热温度高，除胶彻底，同时避免了碳纤维表面损伤而降低碳纤维的力学性能，保证了作为复合材料的增强体的强度。
图1为本发明中碳纤维的快速除胶方法的系统结构图。
具体实施例方式图1为本发明中碳纤维的快速除胶方法的系统结构图。如图所示，本系统包括两对用于输送碳纤维4的输送辊2，两对输送辊2分别与电源3正负极电连接。使用时，使位于输送辊之间的碳纤维通电，由于碳纤维本身具有电阻，在通电后发热，当碳纤维表面升高到一定温度后，胶质开始快速熔化挥发，同时碳纤维在输送辊的作用下移动，可以通过调节输送辊的转速来控制除胶时间，从而达到彻底除胶的目的。所述电源3与输送辊2之间设置电流控制器6。可以通过电流控制器控制碳纤维的温度，从而防止温度过高对碳纤维造成损失。还包括用于测量碳纤维表面温度的温度感应器8，所述温度感应器的探头7设置在碳纤维的表面。通过温度感应器可以准确测量碳纤维表面的温度，进而准确指导电流的调节控制，使温度满足能够让表面胶质快速熔化挥发，且不降低碳纤维的力学性能，还包括密闭的除胶室1，所述输送辊2设置在除胶室1内，除胶室1内填充防氧化保护气体。还包括设置在除胶室外用于卷取除胶碳纤维的卷取机5。在除胶室外设置卷取机对除胶完毕的碳纤维进行连续卷取包装，实现一体化连续生产，大大提高了除胶效率。本实施例的碳纤维的快速除胶方法，包括以下步骤
a、将需要除胶的碳纤维两端与电源的正负极点连接；
b、通电使碳纤维自身发热；
C、通过温度感应器测量碳纤维表面的温度；准确跟踪碳纤维表面的温度，避免温度过高造成碳纤维的烧坏；
d、控制电流进而控制碳纤维表面温度，使温度满足能够让表面胶质快速熔化挥发，且不降低碳纤维的力学性能；本实施例中控制碳纤维表面温度在700-1200°C，当然，可以根据碳纤维外胶质的熔点需要合理控制碳纤维表面温度，以保证胶质完全熔化挥发。e、控制除胶时间，除胶完成后卷取碳纤维即可，及时卷取避免长时间加热对碳纤维造成的损伤。本发明碳纤维的快速除胶方法，与传统的气相氧化法和液相氧化法相比第一，由于是靠碳纤维自身发出的热量使表胶质熔化挥发，克服了传统除胶方式中热源处于被加热碳纤维的外部，通过对流、辐射及传导完成热传输，升温时间长，除胶效率低，并且浪费能源等缺陷，本发明的除胶方法，加热速度极快，除胶效率高，经济环保。第二，由于在保护气氛下加热，加热温度高，除胶彻底，同时避免了碳纤维表面损伤而降低碳纤维的力学性能， 保证了作为复合材料的增强体的强度。
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作为对上述实施例的进一步改进，所述除胶过程在封闭的除胶室内进行，除胶室内充入防氧化的保护气体。本实施例中所述保护气体为氮气或氩气，当然也可以是其他具有相同功能的惰性气体。在密闭空间和惰性气体中除胶，保证无氧环境，避免空气在高温条件下对碳纤维进行氧化，影响碳纤维本身的力学性能。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，但是本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种碳纤维的快速除胶方法，其特征在于包括以下步骤a、将需要除胶的碳纤维两端与电源的正负极点连接；b、通电使碳纤维自身发热；C、通过温度感应器测量碳纤维表面的温度；d、控制电流进而控制碳纤维表面温度，使温度满足能够让表面胶质快速熔化挥发，且不降低碳纤维的力学性能；e、控制除胶时间，除胶完成后卷取碳纤维即可。
2.根据权利要求1所述的碳纤维的快速除胶方法，其特征在于步骤c中控制碳纤维表面温度在700-1200°C。
3.根据权利要求2所述的碳纤维的快速除胶方法，其特征在于所述除胶过程在封闭的除胶室内进行，除胶室内充入防氧化的保护气体。
4.根据权利要求3所述的碳纤维的快速除胶方法，其特征在于所述保护气体为氮气或氩气。
全文摘要
本发明公开了一种碳纤维的快速除胶方法，包括以下步骤a、将需要除胶的碳纤维两端与电源的正负极点连接；b、通电使碳纤维自身发热；c、通过温度感应器测量碳纤维表面的温度；d、控制电流进而控制碳纤维表面温度，使温度满足能够让表面胶质快速熔化挥发，且不降低碳纤维的力学性能；e、控制除胶时间，除胶完成后卷取碳纤维即可；第一，由于是靠碳纤维自身发出的热量使表胶质熔化挥发，克服了传统气相氧化除胶方式中热源处于被加热碳纤维的外部，通过对流、辐射及传导完成热传输，升温时间长，除胶效率低，并且浪费能源等缺陷，经济环保；第二，由于在保护气氛下加热，加热温度高，除胶彻底，同时避免了碳纤维表面的损伤，碳纤维力学性能变化不大，保证了作为复合材料增强体的强度。
文档编号D06M10/00GK102330326SQ20111020371
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月20日 优先权日2011年7月20日
发明者张辉, 李鹏伟, 王兴斌, 莫宝权 申请人:辽宁忠旺集团有限公司