本发明属于碳纤维表面改性技术领域，特别涉及一种碳纤维的表面改性方法。
背景技术：
碳纤维是指经高温碳化，含碳量超过85％以上的纤维材料，包括碳素纤维和石墨纤维。碳素纤维是有机纤维经1000～2300℃处理后，含碳量为85％～95％的纤维；石墨纤维是有机纤维经2300℃以上处理，含碳量在98％以上的纤维，碳纤维作为一种高性能纤维,因具有比强度高、比模量高、热膨胀系数小、摩擦系数低、耐低温性能良好等特性而成为近年来树脂基复合材料最重要的增强材料,被广泛应用在航空航天构件和体育用品中。碳纤维表面呈惰性,比表面积小,边缘活性碳原子少,表面能低和树脂浸润性及两相界面粘结性差,复合材料层间剪切强度(Interlaminar Shearing Strength,ILSS)低。从而影响复合材料综合性能的发挥，制约了碳纤维在先进复合材料领域的进一步推广应用。为了改善碳纤维增强树脂基复合材料的性能，须对碳纤维表面进行改性，以提高碳纤维与其他材料的粘结能力。
为改善碳纤维与树脂基体等的黏合性、提高复合材料的层间剪切力而须进行的表面处理。目的是增加碳纤维的极性基团如羧基、羰基和内酯等官能团，增加表面积，提高与树脂母体的浸润性和黏合力。前对碳纤维表面进行改性的方法较多，主要包括(1)液相氧化法(2)等离子体处理法(3)阳极电解或电沉积处理法(4)臭氧处理法；(5)气相氧化法(6)表面高能辐射法(7)共聚改性法以及偶联剂处理法等。这些方法都能基本满足碳纤维表面性能改性需要，但是工艺较为复杂，处理时间长，表面改性不均匀等问题。
碳纤维作为优良的复合材料增强剂，在其实际应用过程中，为了修补缺陷，进一步提高性能，并满足不同的使用需求，经常会在碳纤维表面接枝新的材料。
热固性树脂这种材料具有良好的耐热性，目前现有的等离子体处理碳纤维表面改性技术专利没有涉及等离子体接枝热固性树脂的表面改性的方法。
技术实现要素：
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种碳纤维的表面改性方法，是一种碳纤维接枝热固性树脂的表面改性的方法。
技术方案
一种碳纤维的表面改性方法，其特征在于步骤如下：
步骤1、碳纤维材料表面预处理：将碳纤维材料放入抽提装置中，在丙酮沸腾温度下抽提24h～48h，去除碳纤维表面涂层；然后将表面清洁处理后的碳纤维材料置于去离子水中浸泡24h；再将处理后的碳纤维材料放入真空烘箱中于120℃下进行烘干处理；
步骤2、将碳纤维进行酸化处理：将步骤1预处理后的碳纤维缠在玻璃框上，然后将玻璃框浸入混酸中，然后置于磁力搅拌器上，常温反应8h，用去离子水洗涤至洗液为中性，然后在100℃真空干燥24h，即得酸氧化碳纤维；所述混酸为体积比为3∶1的浓硝酸与浓硫酸；
步骤3：将经酸化碳纤维加入热固性树脂接枝液中，超声处理10～50min，然后将混合液升温至50～100℃，在恒温反应9～12h，然后将接枝好的碳纤维用去离子水反复洗涤4～6次，再将洗涤后的碳纤维在40～60℃下真空至干燥；所述热塑性树脂接枝液是将热塑性树脂加入有机溶液中，超声处理10～50min，得热塑性树脂接枝液，浓度为1～10g/L的溶胶液。
所述有机溶剂选自己烷、三氟乙酸、四氯化碳、甲苯、丙醇、乙酸乙酯、丙酮、乙酸、甲醇、乙二醇、二硫化碳、三氯乙烷、丁酮、醚中的一种或几种。
所述热固性树脂选自不饱和聚酯树脂、环氧树脂或酚醛树脂中的任一种或其多种组合。
所述碳纤维为碳纤维丝，单向长纤维布、双向编织纤维布、无规短纤维中的任一种或其多种组合。
有益效果
本发明提出的一种碳纤维的表面改性方法，采用热固性树脂作为碳纤维的表面接枝材料，将碳纤维通过酸化表面处理，再接枝热固性树脂，可以形成高性能的复合材料，本发明成本低，操作简单，适用性强。本发明的优点在于，碳纤维表面改性所用设备投资费用低，发明成本低、操作简单、适用性强、处理效果好、纤维性能损失小，质量可靠。大量缩短改性时间，降低化学品用量和产品成本，减少环境污染，适用于工业化生产。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：
步骤1、碳纤维材料表面预处理：将碳纤维材料放入抽提装置中，在丙酮沸腾温度下抽提24h～48h，去除碳纤维表面涂层；然后将表面清洁处理后的碳纤维材料置于去离子水中浸泡24h；再将处理后的碳纤维材料放入真空烘箱中于120℃下进行烘干处理；
步骤2、将碳纤维进行酸化处理：将步骤1预处理后的碳纤维缠在玻璃框上，然后将玻璃框浸入混酸中，然后置于磁力搅拌器上，常温反应8h，用去离子水洗涤至洗液为中性，然后在100℃真空干燥24h，即得酸氧化碳纤维；所述混酸为体积比为3∶1的浓硝酸与浓硫酸；
步骤3：将经酸化碳纤维加入环氧树脂/丙酮接枝液中，超声处理20min，然后将混合液升温至70℃，在恒温反应10h，然后将接枝好的碳纤维用去离子水反复洗涤6次，再将洗涤后的碳纤维在60℃下真空至干燥；
所述热塑性树脂接枝液是将环氧树脂加入丙酮溶液中，超声处理20min，得环氧树脂/丙酮接枝液浓度为3g/L的环氧树脂丙酮接枝液。
实施例2：
步骤1、碳纤维材料表面预处理：将碳纤维材料放入抽提装置中，在丙酮沸腾温度下抽提24h～48h，去除碳纤维表面涂层；然后将表面清洁处理后的碳纤维材料置于去离子水中浸泡24h；再将处理后的碳纤维材料放入真空烘箱中于120℃下进行烘干处理；
步骤2、将碳纤维进行酸化处理：将步骤1预处理后的碳纤维缠在玻璃框上，然后将玻璃框浸入混酸中，然后置于磁力搅拌器上，常温反应8h，用去离子水洗涤至洗液为中性，然后在100℃真空干燥24h，即得酸氧化碳纤维；所述混酸为体积比为3∶1的浓硝酸与浓硫酸；
步骤3：将经酸化碳纤维加入酚醛树脂/丙酮接枝液中，超声处理10～50min，然后将混合液升温至70℃，在恒温反应10h，然后将接枝好的碳纤维用去离子水反复洗涤6次，再将洗涤后的碳纤维在60℃下真空至干燥；
所述热塑性树脂接枝液是将将酚醛树脂加入丙酮溶液中，超声处理20min，得酚醛树脂/丙酮接枝液浓度为3g/L的酚醛树脂丙酮接枝液。