[发明专利]一种导电碳纤维纸的制备方法

说明书

本发明公开了一种导电碳纤维纸的制备方法，属于功能材料技术领域。本发明将聚烯腈基碳纤维与氢氧化钠溶液混合，浸泡，过滤，洗涤，得预处理碳纤维；将预处理碳纤维，菌液，葡萄糖溶液，水混合发酵，得发酵混合液；将改性海藻酸钠液，水溶性酚醛树脂和苯胺搅拌混合，得粘合剂；将发酵混合液，粘合剂，改性海泡石，植物精油，乳化剂，异氰酸酯，磷脂，有机酸搅拌混合，得混合浆料；将混合浆料抄造成型，干燥，炭化，即得导电碳纤维纸。本发明技术方案制备的导电碳纤维纸具有优异的力学性能和导电性能的特点，在功能材料技术行业的发展中具有广阔的前景。

技术领域

本发明公开了一种导电碳纤维纸的制备方法，属于功能材料技术领域。

背景技术

碳纤维纸是使用碳纤维或活性碳纤维及碳纤维或活性碳纤维与其他植物或非植物纤维混合生产的具有特殊性能的功能纸。碳纤维纸中碳纤维是以短纤维无规则的形式存在，各向同性，是利用长纤维复合成形材料无法比拟的。碳纤维不同于植物纤维，它的表面仅含有少量的基团，在打浆过程中只能产生切断作用，不能产生分丝帚化现象，在纸页成型后纤维间也不会产生氢键。在碳纤维的成纸过程中面临一些不同于植物纤维的难题需要解决，主要集中在分散和成纸强度两个方面。普通的碳纤维纸一般采用湿法抄造，碳纤维的含量在5%~60%，在碳纤维的湿法成形中主要的问题是分散和成形。在实际的碳纤维纸成形实验中发现，碳纤维如果过长，不易分散，容易成团。反之若碳纤维过短，容易分散成均匀的浆液，成形匀度好，但纸页强度低。

碳纤维及其复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能。碳纤维比铝轻(铝的密度2.702g/cm³，钢的密度7.8g/cm³，碳纤维的密度1.76～1.96g/cm³)，比钢强(不锈钢的张力弹性极限σR=1GPa，弹性模量E=200GPa；碳纤维的张力弹性极限σR=7GPa，弹性模量E=700GPa)，比人的头发细(人发直径20～50μm，碳纤维径7～8μm)。碳纤维此外还有如下特点：耐高温，可在2000℃使用，在3000℃非氧化气氛中不熔不软；耐酸，能耐浓盐酸、硫酸、磷酸溶液的侵蚀；热膨胀系数小，约等于零；热导率高，摩擦系数小，导电性好。由于碳纤维不仅具有碳素材料的固有特性，又具有金属材料的导电性和导热性，所以，都把碳纤维作为既是发展航天、航空和军事尖端技术必不可少的新材料，也视为民用工业更新换代的基础材料。

碳纤维纸可广泛用于防静电包装、电磁屏蔽、面状发热、耐热阻燃、新能源、电化学、生物医学等材料。碳纤维具多种得天独厚的优良性能，因此碳纤维纸及其复合材料的研究与应用已经引起了广泛的重视，已开发了抗静电包装材料和屏蔽材料、新型层压面状发热材料、燃料电池中作为质子交换膜的气体扩散层碳纤维纸、耐热阻燃材料、用于水净化和空气净化的活性碳纤维滤纸(ACF)、高保真扬声器材料等。

而传统导电碳纤维纸力学性能和导电性能无法进一步提高的问题。因此，如何改善传统导电碳纤维纸的缺点，以获取更高综合性能的提升，是其推广与应用于更广阔的领域，满足工业生产需求亟待解决的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统导电碳纤维纸力学性能和导电性能无法进一步提高的问题，提供了一种导电碳纤维纸的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种导电碳纤维纸的制备方法，具体制备步骤如下：

（1）将聚烯腈基碳纤维与氢氧化钠溶液按质量比1：10～1：20混合，浸泡，过滤，洗涤，得预处理碳纤维；

（2）按重量份数计，将20～30份预处理碳纤维，4～5份菌液，3～5份葡萄糖溶液，20～30份水混合发酵，得发酵混合液；

（3）按重量份数计，将10～20份改性海藻酸钠液，30～40份水溶性酚醛树脂和5～8份苯胺搅拌混合，得粘合剂；