本发明属于复合材料技术领域，涉及一种多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料及其制备方法。
背景技术：
当前先进复合材料的树脂基体正向着高弯曲性能、高强度、耐高温度性的方向发展。碳纤维由于其独特的结构以及特性已被广泛地应用于复合材料中。碳纤维及其复合材料是具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电传热等优良特性的化学纤维，是具有结构材料和功能材料双重用途的新型材料，广泛用于航空航天、核工业、建材、体育用品等各个领域。
其中，纳米碳纤维（carbonnanofibers,简称cnf）是化学气相生长碳纤维的一种形式，是通过裂解气相碳氢化合物制备的一种非连续类石墨纤维，是一种新型亚微米增强材料。其具有高强度、高弹性等特点，是制备复合材料的理想轻质增强材料，同时还具有高长径比和导电性，其热传导性在平行于轴线与垂直于轴线方向上表现出很大的不同，可用于各向异性传导材料。纳米碳纤维的直径一般在几十纳米~一微米之间，具有超高的比表面积（如直径100nm的纳米碳纤维的比表面积为1000m2/g左右）和大的孔隙率。静电纺丝是制备碳纤维的一种非常简便而高效的方法，并由于成本低廉，现已受到大家的广泛关注。但由于普通的静电纺丝法制备的碳纤维是无孔结构的碳纤维，比表面积都较低，这也大大限制了碳纤维的应用。针对这个缺陷，近年来高比表面多孔碳纤维及其制备则引起了人们广泛的研究兴趣，成为研究开发的热点。目前，关于制备含有介孔的碳纤维的方法主要是以软模板法、硬模板法或者是将pmma、氯化铵、偶氮二甲酸二异丙酯等造孔剂加入到纺丝原液中，通过煅烧造孔为主。但是，一般通过煅烧产生的微孔由于无法浸润而无法提高材料的性能。同时，目前将多孔纳米碳纤维与特种工程塑料复合来一起制备高强度、高模量、力学性能优异的复合材料则鲜有报道。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料。
本发明的另一个目的就是提供所述多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤（1）：将聚丙烯腈、造孔剂、管状纳米埃洛石和n,n-二甲基甲酰胺的混合，配置成纺丝液；
步骤（2）：采用步骤（1）制得的纺丝液进行静电纺丝，随后碳化，再经热碱洗，干燥，即制得多孔纳米碳纤维；
步骤（3）：将步骤（2）制得的多孔纳米碳纤维分散在浓酸溶液中，待冷却后，转移至去离子水中，搅拌，离心分离，去掉上清液，并用去离子水不断清洗直至上清液ph为中性，制得表面酸化的多孔纳米碳纤维；
步骤（4）：将步骤（3）制得的表面酸化的多孔纳米碳纤维浸渍在树脂基体中，制成多孔纳米碳纤维预成型体；
步骤（5）：将特种工程塑料溶于有机溶剂中，制成静电纺丝溶液，以多孔纳米碳纤维预成型体作为静电纺丝的接收器，直接纺丝于多孔纳米碳纤维预成型体上，形成一层纳米纤维毡；
步骤（6）：重复步骤（5），制得含有多层纳米纤维毡的多孔纳米碳纤维预成型体，铺层，制备含有纳米纤维夹芯结构的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料预成型体；
步骤（7）：将步骤（6）制得的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料预成型体按照复合材料的成型工艺固化，即制得所述多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料。
步骤（1）所述纺丝液中，聚丙烯腈、造孔剂和n,n-二甲基甲酰胺的重量份比为2:0.08-0.12:12-15。
所述聚丙烯腈的数均分子量为80w-260w，所述造孔剂为尺寸为3-8nm的纳米二氧化硅，所述管状纳米埃洛石的外管为10-50nm，内径为5-20nm，长度为0.5-3um，晶层数为15-40。
步骤（2）所述静电纺丝的条件为：控制纺丝电压为20-25kv，流速为1.2-1.6ml/h，纺丝距离为20-25cm。
步骤（2）所述碳化包括在空气中的预氧化和惰性气氛中的高温碳化；所述预氧化的温度为200-220℃，时间为2-3小时；所述高温碳化的温度为820-900℃，碳化时间为1-3小时，随后自然冷却至室温，所述高温碳化的整个过程在惰性气氛中进行。
步骤（2）所述热碱洗的条件为：碱的浓度为1-1.5m，碱洗温度为90-100℃，碱洗时间为6-8小时；所述碱包括氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
步骤（3）中所述多孔纳米碳纤维以0.8-3mg/ml的浓度分散在75-80℃的浓硫酸/浓硝酸中2-4小时，其中浓硫酸与浓硝酸的体积比为2-3:1。
步骤（4）中所述多孔纳米碳纤维预成型体中多孔纳米碳纤维的体积含量为60-72%，所述树脂基体包括环氧树脂、不饱和树脂、双马来酰亚胺树脂、酚醛树脂或乙烯基酯树脂中的一种或几种。
步骤（5）中所述纳米纤维毡与多孔纳米碳纤维预成型体中树脂基体的重量份比为2-6:100，所述纳米纤维毡中纳米纤维的直径为200-800nm，所述特种工程塑料包括聚醚砜、聚砜、聚酰亚胺或聚醚醚酮中的一种或几种，所述有机溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、丙酮、二氯甲烷、三氯乙烷、二甲基亚砜、四氢呋喃的一种或几种。
步骤（5）中所述静电纺丝的条件为：控制纺丝电压为20-25kv，流速为1.2-1.6ml/h，纺丝距离为16-18cm。
步骤（7）中所述成型工艺固化的条件为：按照120℃/2h+180℃/2h+200℃/1h的固化工艺在平板硫化机上加压固化，压力为20-35mpa。
采用上述方法制备而成的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料。
本发明在制备多孔纳米碳纤维的过程中，引入纳米二氧化硅作为造孔剂，并采用热碱去除纤维中的二氧化硅，同时采用的管状纳米埃洛石（hnts)是一种天然的多壁纳米管状无机材料，属于铝硅酸盐类黏土矿物，其化学式为al4[si4o10](oh)8·nh2o，hnts的片状由硅氧四面体与硅铝八面体组成，由于sio2在外层，al2o3在内层，所以其外壁含有一定的羟基，具有极性，但与常见的硅酸盐不同，hnts的结构单元是以氢键和范德华力等次价键的形式结合，但相互间作用力不强，比较容易实现结构单元的解离和分散，制得的多孔纳米碳纤维具有高比表面积，并同时具有微孔和介孔结构，再通过酸化来处理多孔纳米碳纤维，可在其表面引入大量活性基团，其浸渍在诸如环氧树脂、不饱和树脂、双马来酰亚胺树脂、酚醛树脂等树脂基体中，可有效提高其与树脂基体的浸润性，并与树脂基体形成很好的相容性，同时由于多孔特性的存在，纳米级的界面增加了碳纤维与树脂基体间的机械啮合作用，改善了界面结构，随后利用碳纤维良好的导电性，以多孔纳米碳纤维预成型体作为静电纺丝的接收器，直接将纳米纤维纺丝于预成型体上，通过铺层可方便地将纳米纤维铺设于多孔纳米碳纤维预成型体的层间，纳米纤维的大比表面积和高孔隙率，提高了树脂基体在复合材料层间的渗透性和对增强纤维的浸润性，容易使热塑性特种工程塑料实现反应诱导相分离，在较少的增韧组分含量下碳纤维树脂基复合材料的断裂弯曲性能显著提高，并能实现高强的拉伸性能。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1）本发明在制备多孔纳米碳纤维过程中，采用的管状纳米埃洛石具有极大的比表面积、优良的机械性能、优良的吸附性能以及良好的化学稳定性能，其独特的空腔结构，具有高可塑性、良好的耐高温；
2）本发明制备工艺采用酸化的多孔纳米碳纤维作为基体增强材料，通过多孔特性，在其表面可在其表面引入大量活性基团，提高其与树脂基体的浸润性，并与树脂基体形成很好的相容性，改善界面结构，实现高强的拉伸性能；
3）由于采用纳米纤维，由于其直径小、大比表面积和高孔隙率等特性，提高了树脂基体在复合材料层间的渗透性和对增强纤维的浸润性，可容易使热塑性特种工程塑料实现反应诱导相分离，在较少的增韧组分含量下碳纤维树脂基复合材料的断裂弯曲性能显著提高；
4）本发明制得的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料具有优异的拉伸性能，例如，高强型：拉伸强度≥4900mpa，cv≤5%，拉伸模量230~250gpa，cv≤2%；高强中模型：拉伸强度≥5500mpa，cv≤5%，拉伸模量280~300gpa，cv≤2%；同时，还具有优异的弯曲强度及弯曲模量，其弯曲强度可高达1719mpa，弯曲模量可高达128gpa，可应用于航空、航天、轨道交通、海工、风电装备、压力容器等行业领域，具有很好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
本实施例制备多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料的方法，具体包括以下步骤：
步骤（1）：将聚丙烯腈、造孔剂、管状纳米埃洛石和n,n-二甲基甲酰胺的混合，配置成纺丝液；
步骤（2）：采用步骤（1）制得的纺丝液进行静电纺丝，随后碳化，再经热碱洗，干燥，即制得多孔纳米碳纤维；
步骤（3）：将步骤（2）制得的多孔纳米碳纤维分散在浓酸溶液中，待冷却后，转移至去离子水中，搅拌，离心分离，去掉上清液，并用去离子水不断清洗直至上清液ph为中性，制得表面酸化的多孔纳米碳纤维；
步骤（4）：将步骤（3）制得的表面酸化的多孔纳米碳纤维浸渍在树脂基体中，制成多孔纳米碳纤维预成型体；
步骤（5）：将特种工程塑料溶于有机溶剂中，制成静电纺丝溶液，以多孔纳米碳纤维预成型体作为静电纺丝的接收器，直接纺丝于多孔纳米碳纤维预成型体上，形成一层纳米纤维毡；
步骤（6）：重复步骤（5），制得含有8层纳米纤维毡的多孔纳米碳纤维预成型体，铺层，制备含有纳米纤维夹芯结构的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料预成型体；
步骤（7）：将步骤（6）制得的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料预成型体按照复合材料的成型工艺固化，即制得多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料。
其中，步骤（1）纺丝液中，聚丙烯腈、造孔剂和n,n-二甲基甲酰胺的重量份比为2:0.1:12。聚丙烯腈的数均分子量为150w，造孔剂为尺寸为6nm的纳米二氧化硅，管状纳米埃洛石的外管为30nm，内径为15nm，长度为1um，晶层数为30。
步骤（2）静电纺丝的条件为：控制纺丝电压为24kv，流速为1.5ml/h，纺丝距离为22cm。
步骤（2）碳化包括在空气中的预氧化和惰性气氛中的高温碳化；预氧化的温度为220℃，时间为2小时；高温碳化的温度为900℃，碳化时间为2小时，随后自然冷却至室温，高温碳化的整个过程在惰性气氛中进行。
步骤（2）热碱洗的条件为：碱的浓度为1.2m，碱洗温度为95℃，碱洗时间为6小时；碱为氢氧化钠。
步骤（3）中多孔纳米碳纤维以1.2mg/ml的浓度分散在78℃的浓硫酸/浓硝酸中3小时，其中浓硫酸与浓硝酸的体积比为2:1。
步骤（4）中多孔纳米碳纤维预成型体中多孔纳米碳纤维的体积含量为65%，树脂基体为环氧树脂。
步骤（5）中纳米纤维毡与多孔纳米碳纤维预成型体中树脂基体的重量份比为3:100，纳米纤维毡中纳米纤维的直径为600nm，特种工程塑料为聚醚砜，有机溶剂为二甲基乙酰胺和丙酮的混合溶剂；静电纺丝的条件为：控制纺丝电压为24kv，流速为1.5ml/h，纺丝距离为16cm。
步骤（7）中成型工艺固化的条件为：按照120℃/2h+180℃/2h+200℃/1h的固化工艺在平板硫化机上加压固化，压力为20mpa。
本实施例制得的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料的拉伸性能及弯曲性能的测试结果如表1所示。
对比例1：
采用碳纤维（日本东丽t700sc）浸渍在环氧树脂基体（碳纤维的体积含量为65%）中，制得碳纤维预成型体；将聚醚砜经真空干燥后，溶于二氯甲烷中配成浓度为10%的聚醚砜溶液，将溶液倾倒于玻璃板上，并用湿膜制备器刮平，于室温下放置6小时，得到溶剂法制备的聚醚砜膜，再放入真空烘箱中升温至150℃去除残留溶剂，依次铺设在碳纤维预成型体上，共铺设8层，制备含有夹芯结构的碳纤维/特种工程塑料预成型体，按照复合材料的成型工艺固化，即可。
对比例1制得的碳纤维/特种工程塑料复合材料的拉伸性能及弯曲性能的测试结果如表1所示。
实施例2：
本实施例制备多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料的方法，具体包括以下步骤：
步骤（1）：将聚丙烯腈、造孔剂、管状纳米埃洛石和n,n-二甲基甲酰胺的混合，配置成纺丝液；
步骤（2）：采用步骤（1）制得的纺丝液进行静电纺丝，随后碳化，再经热碱洗，干燥，即制得多孔纳米碳纤维；
步骤（3）：将步骤（2）制得的多孔纳米碳纤维分散在浓酸溶液中，待冷却后，转移至去离子水中，搅拌，离心分离，去掉上清液，并用去离子水不断清洗直至上清液ph为中性，制得表面酸化的多孔纳米碳纤维；
步骤（4）：将步骤（3）制得的表面酸化的多孔纳米碳纤维浸渍在树脂基体中，制成多孔纳米碳纤维预成型体；
步骤（5）：将特种工程塑料溶于有机溶剂中，制成静电纺丝溶液，以多孔纳米碳纤维预成型体作为静电纺丝的接收器，直接纺丝于多孔纳米碳纤维预成型体上，形成一层纳米纤维毡；
步骤（6）：重复步骤（5），制得含有8层纳米纤维毡的多孔纳米碳纤维预成型体，铺层，制备含有纳米纤维夹芯结构的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料预成型体；
步骤（7）：将步骤（6）制得的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料预成型体按照复合材料的成型工艺固化，即制得多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料。
其中，步骤（1）纺丝液中，聚丙烯腈、造孔剂和n,n-二甲基甲酰胺的重量份比为2:0.08:12。聚丙烯腈的数均分子量为120w，造孔剂为尺寸为3nm的纳米二氧化硅，管状纳米埃洛石的外管为35nm，内径为12nm，长度为1.2um，晶层数为35。
步骤（2）静电纺丝的条件为：控制纺丝电压为20kv，流速为1.2ml/h，纺丝距离为20cm。
步骤（2）碳化包括在空气中的预氧化和惰性气氛中的高温碳化；预氧化的温度为200℃，时间为3小时；高温碳化的温度为820℃，碳化时间为3小时，随后自然冷却至室温，高温碳化的整个过程在惰性气氛中进行。
步骤（2）热碱洗的条件为：碱的浓度为1m，碱洗温度为95℃，碱洗时间为8小时；碱为氢氧化钾。
步骤（3）中多孔纳米碳纤维以0.8mg/ml的浓度分散在75℃的浓硫酸/浓硝酸中4小时，其中浓硫酸与浓硝酸的体积比为3:1。
步骤（4）中多孔纳米碳纤维预成型体中多孔纳米碳纤维的体积含量为60%，树脂基体为不饱和树脂。
步骤（5）中纳米纤维毡与多孔纳米碳纤维预成型体中树脂基体的重量份比为2:100，纳米纤维毡中纳米纤维的直径为400nm，特种工程塑料为聚砜，有机溶剂为二甲基乙酰胺和四氢呋喃的混合溶剂；静电纺丝的条件为：控制纺丝电压为20kv，流速为1.2ml/h，纺丝距离为20cm。
步骤（7）中成型工艺固化的条件为：按照120℃/2h+180℃/2h+200℃/1h的固化工艺在平板硫化机上加压固化，压力为24mpa。
本实施例制得的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料的拉伸性能及弯曲性能的测试结果如表1所示。
对比例2：
采用碳纤维（日本东丽t700sc）浸渍在不饱和树脂基体（碳纤维的体积含量为60%）中，制得碳纤维预成型体；将聚砜经真空干燥后，溶于二氯甲烷中配成浓度为10%的聚砜溶液，将溶液倾倒于玻璃板上，并用湿膜制备器刮平，于室温下放置6小时，得到溶剂法制备的聚砜膜，再放入真空烘箱中升温至150℃去除残留溶剂，依次铺设在碳纤维预成型体上，共铺设8层，制备含有夹芯结构的碳纤维/特种工程塑料预成型体，按照复合材料的成型工艺固化，即可。
对比例2制得的碳纤维/特种工程塑料复合材料的拉伸性能及弯曲性能的测试结果如表1所示。
实施例3：
本实施例制备多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料的方法，具体包括以下步骤：
步骤（1）：将聚丙烯腈、造孔剂、管状纳米埃洛石和n,n-二甲基甲酰胺的混合，配置成纺丝液；
步骤（2）：采用步骤（1）制得的纺丝液进行静电纺丝，随后碳化，再经热碱洗，干燥，即制得多孔纳米碳纤维；
步骤（3）：将步骤（2）制得的多孔纳米碳纤维分散在浓酸溶液中，待冷却后，转移至去离子水中，搅拌，离心分离，去掉上清液，并用去离子水不断清洗直至上清液ph为中性，制得表面酸化的多孔纳米碳纤维；
步骤（4）：将步骤（3）制得的表面酸化的多孔纳米碳纤维浸渍在树脂基体中，制成多孔纳米碳纤维预成型体；
步骤（5）：将特种工程塑料溶于有机溶剂中，制成静电纺丝溶液，以多孔纳米碳纤维预成型体作为静电纺丝的接收器，直接纺丝于多孔纳米碳纤维预成型体上，形成一层纳米纤维毡；
步骤（6）：重复步骤（5），制得含有8层纳米纤维毡的多孔纳米碳纤维预成型体，铺层，制备含有纳米纤维夹芯结构的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料预成型体；
步骤（7）：将步骤（6）制得的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料预成型体按照复合材料的成型工艺固化，即制得多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料。
其中，步骤（1）纺丝液中，聚丙烯腈、造孔剂和n,n-二甲基甲酰胺的重量份比为2:0.12:15。聚丙烯腈的数均分子量为260w，造孔剂为尺寸为8nm的纳米二氧化硅，管状纳米埃洛石的外管为42nm，内径为18nm，长度为2.4um，晶层数为32。
步骤（2）静电纺丝的条件为：控制纺丝电压为25kv，流速为1.6ml/h，纺丝距离为25cm。
步骤（2）碳化包括在空气中的预氧化和惰性气氛中的高温碳化；预氧化的温度为220℃，时间为2.5小时；高温碳化的温度为900℃，碳化时间为1小时，随后自然冷却至室温，高温碳化的整个过程在惰性气氛中进行。
步骤（2）热碱洗的条件为：碱的浓度为1.5m，碱洗温度为100℃，碱洗时间为6小时；碱为氢氧化钾与氢氧化钠按摩尔比为1:1的混合溶液。
步骤（3）中多孔纳米碳纤维以3mg/ml的浓度分散在80℃的浓硫酸/浓硝酸中2小时，其中浓硫酸与浓硝酸的体积比为2.5:1。
步骤（4）中多孔纳米碳纤维预成型体中多孔纳米碳纤维的体积含量为72%，树脂基体为双马来酰亚胺树脂。
步骤（5）中纳米纤维毡与多孔纳米碳纤维预成型体中树脂基体的重量份比为6:100，纳米纤维毡中纳米纤维的直径为800nm，特种工程塑料为聚酰亚胺，有机溶剂为二甲基甲酰胺、二氯甲烷和二甲基亚砜的混合溶剂；静电纺丝的条件为：控制纺丝电压为25kv，流速为1.6ml/h，纺丝距离为25cm。
步骤（7）中成型工艺固化的条件为：按照120℃/2h+180℃/2h+200℃/1h的固化工艺在平板硫化机上加压固化，压力为32mpa。
本实施例制得的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料的拉伸性能及弯曲性能的测试结果如表1所示。
对比例3：
采用碳纤维（日本东丽t700sc）浸渍在双马来酰亚胺树脂基体（碳纤维的体积含量为72%）中，制得碳纤维预成型体；将聚酰亚胺经真空干燥后，溶于二氯甲烷中配成浓度为10%的聚酰亚胺溶液，将溶液倾倒于玻璃板上，并用湿膜制备器刮平，于室温下放置6小时，得到溶剂法制备的聚酰亚胺膜，再放入真空烘箱中升温至150℃去除残留溶剂，依次铺设在碳纤维预成型体上，共铺设8层，制备含有夹芯结构的碳纤维/特种工程塑料预成型体，按照复合材料的成型工艺固化，即可。
对比例3制得的碳纤维/特种工程塑料复合材料的拉伸性能及弯曲性能的测试结果如表1所示。
实施例4：
本实施例制备多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料的方法，具体包括以下步骤：
步骤（1）：将聚丙烯腈、造孔剂、管状纳米埃洛石和n,n-二甲基甲酰胺的混合，配置成纺丝液；
步骤（2）：采用步骤（1）制得的纺丝液进行静电纺丝，随后碳化，再经热碱洗，干燥，即制得多孔纳米碳纤维；
步骤（3）：将步骤（2）制得的多孔纳米碳纤维分散在浓酸溶液中，待冷却后，转移至去离子水中，搅拌，离心分离，去掉上清液，并用去离子水不断清洗直至上清液ph为中性，制得表面酸化的多孔纳米碳纤维；
步骤（4）：将步骤（3）制得的表面酸化的多孔纳米碳纤维浸渍在树脂基体中，制成多孔纳米碳纤维预成型体；
步骤（5）：将特种工程塑料溶于有机溶剂中，制成静电纺丝溶液，以多孔纳米碳纤维预成型体作为静电纺丝的接收器，直接纺丝于多孔纳米碳纤维预成型体上，形成一层纳米纤维毡；
步骤（6）：重复步骤（5），制得含有8层纳米纤维毡的多孔纳米碳纤维预成型体，铺层，制备含有纳米纤维夹芯结构的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料预成型体；
步骤（7）：将步骤（6）制得的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料预成型体按照复合材料的成型工艺固化，即制得多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料。
其中，步骤（1）纺丝液中，聚丙烯腈、造孔剂和n,n-二甲基甲酰胺的重量份比为2:0.12:15。聚丙烯腈的数均分子量为260w，造孔剂为尺寸为8nm的纳米二氧化硅，管状纳米埃洛石的外管为50nm，内径为20nm，长度为3um，晶层数为40。
步骤（2）静电纺丝的条件为：控制纺丝电压为25kv，流速为1.6ml/h，纺丝距离为25cm。
步骤（2）碳化包括在空气中的预氧化和惰性气氛中的高温碳化；预氧化的温度为220℃，时间为2.5小时；高温碳化的温度为900℃，碳化时间为1小时，随后自然冷却至室温，高温碳化的整个过程在惰性气氛中进行。
步骤（2）热碱洗的条件为：碱的浓度为1.5m，碱洗温度为100℃，碱洗时间为6小时；碱为氢氧化钾与氢氧化钠按摩尔比为1:1的混合溶液。
步骤（3）中多孔纳米碳纤维以3mg/ml的浓度分散在80℃的浓硫酸/浓硝酸中2小时，其中浓硫酸与浓硝酸的体积比为2.5:1。
步骤（4）中多孔纳米碳纤维预成型体中多孔纳米碳纤维的体积含量为72%，树脂基体为双马来酰亚胺树脂。
步骤（5）中纳米纤维毡与多孔纳米碳纤维预成型体中树脂基体的重量份比为6:100，纳米纤维毡中纳米纤维的直径为800nm，特种工程塑料为聚酰亚胺，有机溶剂为二甲基甲酰胺、二氯甲烷和二甲基亚砜的混合溶剂；静电纺丝的条件为：控制纺丝电压为25kv，流速为1.6ml/h，纺丝距离为25cm。
步骤（7）中成型工艺固化的条件为：按照120℃/2h+180℃/2h+200℃/1h的固化工艺在平板硫化机上加压固化，压力为32mpa。
本实施例制得的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料的拉伸性能及弯曲性能的测试结果如表1所示。
实施例5：
本实施例制备多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料的方法，具体包括以下步骤：
步骤（1）：将聚丙烯腈、造孔剂、管状纳米埃洛石和n,n-二甲基甲酰胺的混合，配置成纺丝液；
步骤（2）：采用步骤（1）制得的纺丝液进行静电纺丝，随后碳化，再经热碱洗，干燥，即制得多孔纳米碳纤维；
步骤（3）：将步骤（2）制得的多孔纳米碳纤维分散在浓酸溶液中，待冷却后，转移至去离子水中，搅拌，离心分离，去掉上清液，并用去离子水不断清洗直至上清液ph为中性，制得表面酸化的多孔纳米碳纤维；
步骤（4）：将步骤（3）制得的表面酸化的多孔纳米碳纤维浸渍在树脂基体中，制成多孔纳米碳纤维预成型体；
步骤（5）：将特种工程塑料溶于有机溶剂中，制成静电纺丝溶液，以多孔纳米碳纤维预成型体作为静电纺丝的接收器，直接纺丝于多孔纳米碳纤维预成型体上，形成一层纳米纤维毡；
步骤（6）：重复步骤（5），制得含有8层纳米纤维毡的多孔纳米碳纤维预成型体，铺层，制备含有纳米纤维夹芯结构的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料预成型体；
步骤（7）：将步骤（6）制得的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料预成型体按照复合材料的成型工艺固化，即制得多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料。
其中，步骤（1）纺丝液中，聚丙烯腈、造孔剂和n,n-二甲基甲酰胺的重量份比为2:0.1:14。聚丙烯腈的数均分子量为80w，造孔剂为尺寸为4nm的纳米二氧化硅，管状纳米埃洛石的外管为10nm，内径为5nm，长度为0.5um，晶层数为15。
步骤（2）静电纺丝的条件为：控制纺丝电压为21kv，流速为1.4ml/h，纺丝距离为20cm。
步骤（2）碳化包括在空气中的预氧化和惰性气氛中的高温碳化；预氧化的温度为205℃，时间为3小时；高温碳化的温度为870℃，碳化时间为1.5小时，随后自然冷却至室温，高温碳化的整个过程在惰性气氛中进行。
步骤（2）热碱洗的条件为：碱的浓度为1.4m，碱洗温度为98℃，碱洗时间为6.5小时；碱为氢氧化钠。
步骤（3）中多孔纳米碳纤维以2.4mg/ml的浓度分散在78℃的浓硫酸/浓硝酸中3.6小时，其中浓硫酸与浓硝酸的体积比为2:1。
步骤（4）中多孔纳米碳纤维预成型体中多孔纳米碳纤维的体积含量为68%，树脂基体为酚醛树脂。
步骤（5）中纳米纤维毡与多孔纳米碳纤维预成型体中树脂基体的重量份比为4:100，纳米纤维毡中纳米纤维的直径为200nm，特种工程塑料为聚醚醚酮，有机溶剂为二甲基甲酰胺、三氯乙烷、四氢呋喃和丙酮的混合溶剂；静电纺丝的条件为：控制纺丝电压为21kv，流速为1.4ml/h，纺丝距离为20cm。
步骤（7）中成型工艺固化的条件为：按照120℃/2h+180℃/2h+200℃/1h的固化工艺在平板硫化机上加压固化，压力为34mpa。
本实施例制得的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料的拉伸性能及弯曲性能的测试结果如表1所示。
实施例6：
本实施例制备多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料的方法，具体包括以下步骤：
步骤（1）：将聚丙烯腈、造孔剂、管状纳米埃洛石和n,n-二甲基甲酰胺的混合，配置成纺丝液；
步骤（2）：采用步骤（1）制得的纺丝液进行静电纺丝，随后碳化，再经热碱洗，干燥，即制得多孔纳米碳纤维；
步骤（3）：将步骤（2）制得的多孔纳米碳纤维分散在浓酸溶液中，待冷却后，转移至去离子水中，搅拌，离心分离，去掉上清液，并用去离子水不断清洗直至上清液ph为中性，制得表面酸化的多孔纳米碳纤维；
步骤（4）：将步骤（3）制得的表面酸化的多孔纳米碳纤维浸渍在树脂基体中，制成多孔纳米碳纤维预成型体；
步骤（5）：将特种工程塑料溶于有机溶剂中，制成静电纺丝溶液，以多孔纳米碳纤维预成型体作为静电纺丝的接收器，直接纺丝于多孔纳米碳纤维预成型体上，形成一层纳米纤维毡；
步骤（6）：重复步骤（5），制得含有8层纳米纤维毡的多孔纳米碳纤维预成型体，铺层，制备含有纳米纤维夹芯结构的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料预成型体；
步骤（7）：将步骤（6）制得的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料预成型体按照复合材料的成型工艺固化，即制得多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料。
其中，步骤（1）纺丝液中，聚丙烯腈、造孔剂和n,n-二甲基甲酰胺的重量份比为2:0.1:13。聚丙烯腈的数均分子量为210w，造孔剂为尺寸为6nm的纳米二氧化硅，管状纳米埃洛石的外管为15nm，内径为8nm，长度为1.2um，晶层数为20。
步骤（2）静电纺丝的条件为：控制纺丝电压为20kv，流速为1.3ml/h，纺丝距离为23cm。
步骤（2）碳化包括在空气中的预氧化和惰性气氛中的高温碳化；预氧化的温度为215℃，时间为2.5小时；高温碳化的温度为860℃，碳化时间为2.5小时，随后自然冷却至室温，高温碳化的整个过程在惰性气氛中进行。
步骤（2）热碱洗的条件为：碱的浓度为1.1m，碱洗温度为94℃，碱洗时间为7小时；碱为氢氧化钠。
步骤（3）中多孔纳米碳纤维以1.2mg/ml的浓度分散在76℃的浓硫酸/浓硝酸中4小时，其中浓硫酸与浓硝酸的体积比为3:1。
步骤（4）中多孔纳米碳纤维预成型体中多孔纳米碳纤维的体积含量为70%，树脂基体为酚醛树脂。
步骤（5）中纳米纤维毡与多孔纳米碳纤维预成型体中树脂基体的重量份比为3.5:100，纳米纤维毡中纳米纤维的直径为350nm，特种工程塑料为聚砜与聚醚醚酮按质量比为3:1混合而成，有机溶剂为二甲基甲酰胺、三氯乙烷、四氢呋喃和丙酮的混合溶剂；静电纺丝的条件为：控制纺丝电压为20kv，流速为1.3ml/h，纺丝距离为23cm。
步骤（7）中成型工艺固化的条件为：按照120℃/2h+180℃/2h+200℃/1h的固化工艺在平板硫化机上加压固化，压力为28mpa。
本实施例制得的多孔纳米碳纤维/特种工程塑料复合材料的拉伸性能及弯曲性能的测试结果如表1所示。
采用万能拉伸强度试验机进行测试，压制板材的厚度为2mm，板材切割成80*6mm的试样。
表1材料拉伸性能及弯曲性能测试结果