本发明涉及的是一种短碳纤维的制备方法。
背景技术：
碳纤维(Carbon Fiber，简称Cf)是一种纤维状碳材料，泛指一些以碳纤维编织或多层复合而成的材料。它的密度只1.8～2.1g/cm3，但强度却可以与普通钢相比，它的密度不足钢的1/4，但强度可以比钢高十倍；同时具有高的比强度和比模量，抗蠕变、耐疲劳性好、导热及导电性好、热膨胀系数小、耐高温性好且具有特殊的耐腐蚀、电磁屏蔽性等优越性能的功能型纤维材料。因其具有这一系列优异性能，使得其已经成为先进复合材料领域中一种最重要的增强体材料被广泛应用于舰船、核技术、电子工业、采矿、医药、运动器械和汽车工业等许多领域。
碳纤维因其良好的物理、化学性能，近年来得到越来越多的重视，在材料的合成制备过程中，尤其是复合材料中应用广泛，取得了很好地效果。在某些特定条件下如粉末冶金，对碳纤维的尺寸会有一定的要求。市场购买的碳纤维大都是成品长碳纤维束，目前碳纤维的短切主要采用专门的切断机进行，切断机庞大并且相对比较昂贵，且碳纤维本身的韧性高，用刀片不容易进行切断，短切质量有时候也达不到预期的要求。经过短切的碳纤维很容易发生团聚现象，影响后续的实验进行。公开号为CN104084969A的专利文件中公开了《一种碳纤维丝束短切装置及其剪切方法》，通过卷刀来得到短碳纤维；公开号CN203510297U的专利文件中公开了《一种实验室用碳纤维短切装置》，用铡刀来对碳纤维短切。因为碳纤维本身韧性特别高，不容易用刀来进行切割，得到的短碳纤维尺度大小和均匀性不是特别理想。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种能够得到理想的短切纤维，成本，同时能避免因使用刀片类装置存在的安全隐患的制备短碳纤维的方法。
本发明的目的是这样实现的：
步骤一，将碳纤维放在马弗炉中450℃-550℃环境下处理10-20分钟；
步骤二，用去离子水清洗碳纤维2-3遍，烘干；
步骤三，用球磨机球磨得到短切纤维；
步骤四，用酒精和聚乙二醇对短切纤维进行分散。
球磨机中的钢球为10mm和7mm的钢球各50个。
球磨时间为3-5分钟。
球磨过程中用酒精润湿进行湿磨，酒精加入量约占球磨体积的1/3。
本发明找到了一种用球磨机对碳纤维进行有效短切的方法，得到合格的短切碳纤维。
目前碳纤维的短切主要采用专门的切断机进行，本发明用常见的球磨机对碳纤维进行短切处理。球磨机主要由圆柱形筒体、端盖、轴承和传动大齿圈等部件组成，筒体内装入一定直径的钢球或钢棒，称为磨介。球磨机筒体旋转时，研磨体贴附研磨体带到一定高度后因重力作用自由下落，将研磨体内物料击碎。同时研磨体内除了有上升、下落运动外，还会产生滑动、滚动，从而对其内物料进行研磨细磨。
在球磨过程中，作为磨介的钢球都是点接触，在球磨过程中，如果磨介尺寸一样或者相差不大，在球磨过程中可能因为磨介之间的接触不完整而使球磨效果不佳。不同磨介的比例对最后研磨的质量有很大的影响，本发明研究了不同磨介比例下研磨效果，得到了适合磨介比。
本发明将碳纤维放入马弗炉中高温去胶，对处理后的碳纤维进行球磨处理，球磨时间选择3至5分钟。对球磨的碳纤维用分散剂进行分散性处理，得到所需短切碳纤维。
本发明所具有的实质性特点和有益效果为：
(1)本发明通过用球磨机替代传统刀片类短切装置，调节相关参数，得到理想的短切纤维，有效降低了生产成本，同时避免因使用刀片类装置存在的安全隐患。
(2)通过相关实验，球磨时选择选用10mm和7mm的钢球，球磨时间为3-5分钟，用酒精润湿进行湿磨，酒精加入量约占球磨体积的1/3，可以得到质量较好的短切碳纤维。
(3)本发明提供了一种对碳纤维进行短切的有效方法，可以很好地满足在一些生产中对短碳纤维的需求。但因为需要具体的短碳纤维有所差别，在球磨中可做相应的改变已达到自己需要的短碳纤维。
附图说明
图1为实施例3得到的短切碳纤维的粒度分布.
具体实施方式
本发明的制备过程主要包括：
(a)去胶：将碳纤维放在马弗炉中450℃-550℃环境下10-20分钟，去除其表面有机胶。
(b)清洗：用去离子水清洗碳纤维2-3遍，用鼓风干燥箱进行烘干。
(c)球磨：用球磨机球磨，选用10mm和7mm的钢球个50个。
(d)分散：用酒精和聚乙二醇对短切纤维进行分散。
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案做详细描述，但应当理解，这些实施例是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明做简单改进，都属于本发明要求保护的范围。
实施例1：
a)将碳纤维放在马弗炉中450℃-550℃环境下10-20分钟，去除其表面有机胶。
b)清洗用去离子水清洗碳纤维2-3，遍用鼓风干燥箱进行烘干。
c)球磨用球磨机球磨。磨介全部为10mm钢球，约100个。球磨时间为3分钟。
d)取出球磨后碳纤维，可以发现碳纤维球磨结果比较粗糙，长短不一。
实施例2：
a)将碳纤维放在马弗炉中450℃-550℃环境下10-20分钟，去除其表面有机胶。
b)清洗用去离子水清洗碳纤维2-3次，遍用鼓风干燥箱进行烘干。
c)球磨将去胶的碳纤维放在球磨罐中，磨介为10mm钢球和7mm钢球，比例2:1共100个。球磨时间为3分钟。
d)取出球磨后碳纤维，可以发现碳纤维球磨结果达到了比较理想的结果。
e)用滤纸滤掉酒精得到球磨的短碳纤维，60℃下鼓风干燥箱干燥。配置酒精和聚乙二醇的混合液100ml，其中聚乙二醇质量分数为1.5％。在超声条件下进行分散处理，时间为30min。
实施例3：
a)将碳纤维放在马弗炉中450℃-550℃环境下10-20分钟，去除其表面有机胶。
b)清洗用去离子水清洗碳纤维2-3，遍用鼓风干燥箱进行烘干。
f)球磨将去胶的碳纤维放在球磨罐中，磨介为10mm钢球和7mm钢球，比例1:1共100个。球磨时间为3分钟。
c)取出球磨后碳纤维，可以发现碳纤维球磨结果和实例2相似，但效果明显有提高。
d)用滤纸滤掉酒精得到球磨的短碳纤维，60℃下鼓风干燥箱干燥。配置酒精和聚乙二醇的混合液100ml，其中聚乙二醇质量分数为1.5％。在超声条件下进行分散处理，时间为30min。
e)用粒度分析仪测试短切碳纤维长，得到的短切碳纤维的粒度分布，粒度大部分集中在300um左右。