[发明专利]炭纤维纸、由该炭纤维原纸制成的柔性可卷曲的炭纸及其制备方法和系统

权利要求书

1.一种柔性可卷曲的炭纸，其特征在于：所述炭纸的厚度为0.15～0.25mm，体积密度为0.20～0.45g/cm3，孔隙率为70～90％；柔性强度为20～60Mpa，弯曲程度为60～180°；面电阻率≤100mΩ·cm；热导率≥0.8W/(m·K)，其制备步骤由以下步骤组成：

步骤(1)炭纤维配型；

步骤(2)采用非织造工艺制备炭纤维无纺纸页；

步骤(3)将多层所述炭纤维无纺纸页表面覆膜形成炭纤维纸；

步骤(4)连续热处理，最终制得所述柔性可卷曲炭纸；

其中步骤(3)包括将至少一层热塑性树脂膜(A)、至少一层炭纤维无纺纸页(B)进行叠层后，采用自动覆膜机在100～220℃下热压形成炭纤维纸；

步骤(1)中所述炭纤维配型包括：将炭纤维短切成长度为25～100mm的长纤维和1～20mm的短纤维，控制长纤维和短纤维的质量比为3:1～1:3；

步骤(2)中所述炭纤维无纺纸页的制备方法包括如下步骤：分别对长纤维和短纤维炭纤维进行开松将纤维原料分散为单根纤维状态；将经过开松的长纤维和短纤维通过气流输纤机同时带入混纤机，通过气流对所述长纤维和短纤维进行混合，随后引入气流梳理机中对炭纤维进一步梳理，通过成网工艺，形成炭纤维无纺纸页；

步骤(2)中所述气流输纤机与气流梳理机采用压缩空气为介质，长纤维气流传输纤机气体流速为25～45m/s，短纤维气流传输纤机气体流速为5～20m/s，气流梳理机气体流速为15～35m/s；

步骤(2)中得到的所述炭纤维无纺纸页的面密度为5～40g/m²。

2.一种柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于，该方法由以下步骤组成：

步骤(1)炭纤维配型；

步骤(2)采用非织造工艺制备炭纤维无纺纸页；

步骤(3)将多层所述炭纤维无纺纸页表面覆膜形成炭纤维纸；

步骤(4)连续热处理，最终制得所述柔性可卷曲炭纸；

其中步骤(3)包括将至少一层热塑性树脂膜(A)、至少一层炭纤维无纺纸页(B)进行叠层后，采用自动覆膜机在100～220℃下热压形成炭纤维纸；

其中，步骤(1)中所述炭纤维配型包括：将炭纤维短切成长度为25～100mm的长纤维和1～20mm的短纤维，控制长纤维和短纤维的质量比为3:1～1:3；

其中，步骤(2)中所述炭纤维无纺纸页的制备方法包括如下步骤：

分别对长纤维和短纤维炭纤维进行开松将纤维原料分散为单根纤维状态；

将经过开松的长纤维和短纤维通过气流输纤机同时带入混纤机，通过气流对所述长纤维和短纤维进行混合，随后引入气流梳理机中对炭纤维进一步梳理，通过成网工艺，形成炭纤维无纺纸页；

步骤(2)中所述气流输纤机与气流梳理机采用压缩空气为介质，长纤维气流传输纤机气体流速为25～45m/s，短纤维气流传输纤机气体流速为5～20m/s，气流梳理机气体流速为15～35m/s；

步骤(2)中得到的所述炭纤维无纺纸页的面密度为5～40g/m²。

3.根据权利要求2所述的柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于：利用双辊纤维开松机分别对长纤维和短纤维炭纤维进行开松，其中，利用空气为分散介质，采用高速回转的辊筒。

4.根据权利要求3所述的柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述长纤维开松用辊筒的转速为4000～7500转/分钟；所述短纤维开松用辊筒的转速为2000～3000转/分钟。

5.根据权利要求4所述的柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于：将经过开松的长纤维和短纤维通过气流输纤机同时带入混纤机。

6.根据权利要求2所述的柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述连续热处理的过程为：在氮气保护气氛下，在温度为600～1100℃时进行炭化30～180分钟，随后在氩气保护气氛下，在1400～1800℃的温度进行热处理30～180分钟。