本申请涉及碳纤维表面处理，且特别涉及一种高强中模聚丙烯腈基碳纤维的阳极氧化方法及碳纤维。
背景技术：
1、碳纤维通常指碳含量在90％以上的碳纤维，既有碳石墨材料的优良固有特性，又有纺织纤维的良好加工能力，具有高强度、高模量、耐温性好、耐腐蚀性优异、密度低等优点。随着几十年的技术发展，以t800、t1000、t1100级碳纤维为代表的高强中模碳纤维开始崭露头角，逐渐占领市场，成为用户重点关注的对象。高强中模碳纤维广义上指拉伸强度为4500-7500mpa，拉伸模量为260-350gpa的碳纤维(gb/t 26752-2020)。
2、高强中模碳纤维的碳化温度较高，通常高于1400℃，表面石墨化程度较高，表面惰性高，与树脂界面的结合作用弱，因此更加需要表面处理来提高界面性能。经过表面处理后碳纤维表面引入含氧、含氮活性官能团，纤维表面润湿性增强，同时粗糙度大大增加，与树脂基体的物理嵌合和化学键合作用增强，最终提高碳纤维复合材料性能。
3、国内外碳纤维表面处理的在线配套的方法多为阳极氧化法，该方法的优点在于易于控制，反应条件缓和，处理时间短，操作弹性大，可通过控制电解质种类、电解质浓度、电流密度、表面处理级数等工艺条件实现对碳纤维氧化程度和表面官能团的选择性控制。
4、但是，目前对碳纤维表面处理采用的阳极氧化电解质多为无机电解质，例如硫酸、氢氧化钠、碳酸氢铵、碳酸氢钠、磷酸氢氨、磷酸二氢铵等，对于高强低模碳纤维，无机电解质基本满足其工业化需求，但对于表面惰性更高的高强中模碳纤维，为了达到需求的提高界面性能的效果，需要更高的电流密度和更多的表面处理级数，这往往会造成碳纤维性能尤其是拉伸强度的降低，因此迫切需要对阳极氧化工艺和设备进行改进。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种高强中模聚丙烯腈基碳纤维的阳极氧化方法及碳纤维。可以在提高高强中模聚丙烯腈基碳纤维的界面性能的基础上，避免碳纤维的强度的大幅降低。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种高强中模聚丙烯腈基碳纤维的阳极氧化方法，高强中模聚丙烯腈基碳纤维的拉伸强度为4500-7500mpa，拉伸模量为260-350mpa；阳极氧化方法包括：将碳化后的高强中模聚丙烯腈基碳纤维于无机电解质中进行一级阳极氧化处理，再于有机电解质中进行二级阳极氧化处理；其中，一级阳极氧化处理的电流密度不大于15a/m2。
3、本申请通过对碳化后的高强中模聚丙烯腈基碳纤维先采用无机电解质于不大于15a/m2的电流密度下进行一级阳极氧化处理，可以有效刻蚀碳纤维表面产生含氧、含氮活性官能团，增加碳纤维表面粗糙度和润湿性，同时避免对碳纤维的强度造成过大损伤；再对碳纤维采用有机电解质进行二级阳极氧化处理，在避免对碳纤维的强度造成进一步过大损伤的基础上，可以进一步有效刻蚀碳纤维表面引入大量有机活性官能团，进一步增加碳纤维表面粗糙度；从而实现在提高高强中模聚丙烯腈基碳纤维的界面性能的基础上，避免碳纤维的强度的大幅降低。
4、在本申请的部分实施例中，一级阳极氧化处理的电流密度为2-15a/m2。
5、在本申请的部分实施例中，一级阳极氧化处理的电流密度为5-10a/m2。
6、本申请通过设置适宜的一级阳极氧化处理的电流密度，以在有效的刻蚀碳纤维表面的基础上，避免对碳纤维的强度造成过大损伤。
7、在本申请的部分实施例中，二级阳极氧化处理的电流密度为5-20a/m2。
8、在本申请的部分实施例中，二级阳极氧化处理的电流密度为7-15a/m2。
9、本申请通过设置适宜的二级阳极氧化处理的电流密度，以使有机电解质可以有效的刻蚀碳纤维表面，且在一定程度上也减少对碳纤维的强度造成过大损伤。
10、在本申请的部分实施例中，无机电解质包括硫酸、硝酸、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢铵、碳酸氢钠、磷酸二氢铵中的至少一种。
11、本申请通过采用上述至少一种的无机电解质，可以有效对碳纤维进行一级阳极氧化处理。
12、在本申请的部分实施例中，无机电解质的质量浓度为2-15％。
13、在本申请的部分实施例中，无机电解质的质量浓度为5-10％。
14、本申请通过采用适宜质量浓度的无机电解质，可以有效对碳纤维进行一级阳极氧化处理，且在一定程度上也减少对碳纤维的强度造成过大损伤。
15、在本申请的部分实施例中，有机电解质包括柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钠，甘油酸、甘油酸钠中的至少一种。
16、本申请通过采用上述至少一种的有机电解质，可以有效对碳纤维进行二级阳极氧化处理，且可以减少对碳纤维的强度造成过大损伤。
17、在本申请的部分实施例中，有机电解质的质量浓度为2-20％。
18、在本申请的部分实施例中，有机电解质的质量浓度为5-15％。
19、本申请通过采用适宜质量浓度的有机电解质，可以有效对碳纤维进行二级阳极氧化处理，且在一定程度上也减少对碳纤维的强度造成过大损伤。
20、在本申请的部分实施例中，无机电解质和有机电解质的温度均为30-70℃。
21、本申请通过采用适宜温度的无机电解质和有机电解质对碳纤维进行一级阳极氧化处理和二级阳极氧化处理，可以有效对碳纤维进行阳极氧化处理。
22、在本申请的部分实施例中，将碳化后的高强中模聚丙烯腈基碳纤维进行一级阳极氧化处理和二级阳极氧化处理的速度均为150-400m/h。
23、在本申请的部分实施例中，将碳化后的高强中模聚丙烯腈基碳纤维进行一级阳极氧化处理和二级阳极氧化处理的速度均为200-300m/h。
24、本申请通过用适宜速度对碳纤维进行一级阳极氧化处理和二级阳极氧化处理，可以有效对碳纤维进行阳极氧化处理。
25、第二方面，本申请实施例提供了一种如第一方面提供的阳极氧化方法处理后得到的高强中模聚丙烯腈基碳纤维。
26、本申请通过对高强中模聚丙烯腈基碳纤维进行上述的阳极氧化处理后，得到的高强中模聚丙烯腈基碳纤维界面与树脂具有较高的结合强度，同时，碳纤维的强度也不会大幅降低。
1.一种高强中模聚丙烯腈基碳纤维的阳极氧化方法，其特征在于，所述高强中模聚丙烯腈基碳纤维的拉伸强度为4500-7500mpa，拉伸模量为260-350mpa；所述阳极氧化方法包括：将碳化后的高强中模聚丙烯腈基碳纤维于无机电解质中进行一级阳极氧化处理，再于有机电解质中进行二级阳极氧化处理；
2.根据权利要求1所述的阳极氧化方法，其特征在于，所述一级阳极氧化处理的电流密度为2-15a/m2；优选为5-10a/m2。
3.根据权利要求1所述的阳极氧化方法，其特征在于，所述二级阳极氧化处理的电流密度为5-20a/m2；优选为7-15a/m2。
4.根据权利要求1所述的阳极氧化方法，其特征在于，所述无机电解质包括硫酸、硝酸、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢铵、碳酸氢钠、磷酸二氢铵中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的阳极氧化方法，其特征在于，所述无机电解质的质量浓度为2-15％；优选为5-10％。
6.根据权利要求1所述的阳极氧化方法，其特征在于，所述有机电解质包括柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钠，甘油酸、甘油酸钠中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的阳极氧化方法，其特征在于，所述有机电解质的质量浓度为2-20％；优选为5-15％。
8.根据权利要求1所述的阳极氧化方法，其特征在于，所述无机电解质和所述有机电解质的温度均为30-70℃。
9.根据权利要求1所述的阳极氧化方法，其特征在于，将所述碳化后的高强中模聚丙烯腈基碳纤维进行一级阳极氧化处理和二级阳极氧化处理的速度均为150-400m/h；优选为200-300m/h。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的阳极氧化方法处理后得到的高强中模聚丙烯腈基碳纤维。
