CN103556524A - 一种碳纤维纸钢的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
一种碳纤维纸钢的生产工艺，所述的纸钢以碳纤维和纤维素纤维作为原材料，工艺过程包括：a、将碳纤维长丝切断为3～10mm的短纤维，在分散剂中疏解为均匀的单纤维悬浮液；b、将上述单纤维悬浮液与纤维素纤维混合打浆制成成膜液体，在湿法无纺布设备上抄造成碳纤维纸钢原纸；c、采用干法预浸机对碳纤维纸钢原纸实施浸胶处理，浸胶量为碳纤维纸钢原纸重量的25％～40％；d、碳纤维纸钢原纸在双柱下加压热油导热式热压机层合热压成型或进行真空热压成型。本发明利用碳系纤维和纤维素纤维为增强体制成一种比强度、比刚度大于钢材的新材料，以其强度大、质量轻、耐酸碱、防静电、电磁屏蔽等优异材料性能，可在多种领域广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，涉及到一种碳纤维纸钢新材料，更涉及战略性新兴产业中碳纤维新材料领域，特别是这种新材料在纸钢的生产工艺中。
背景技术
碳纤维是发明家爱迪生首先发现的一种新材料，上世纪50年代起逐步实现了产业化，由于其材料性能优异初期用于航空、航天利于，近年来向工业和民用领域渗透，在碳纤维科学和生产领域还未有用其制作纸钢的报导。
纸钢是当代高科技的成果，它是用极细的金属丝和纤维混在纸浆中，用造纸法制成的特殊材料，所以又叫金属纤维纸。薄的仅零点几毫米，和纸一样薄，可是强度却和钢材相当；厚的可由几层薄纸钢片用合成树脂粘合而成，厚度达2-3厘米。纸钢可制成板材，亦可冲压轧制成槽型、波型和各种异形材。
美国用金属纤维作为加强材料制作纸钢的消息，在中国最早只有《广东造纸技术通讯》1981年Z1期《纸钢——金属纤维纸》和《科学之友》1995年10期杨朋《神奇的纸钢》介绍：纸和钢本是风马牛不相及，但现代科学技术却孕育出纸钢这种新颖别致的材料。它不仅可以做得和纸一样薄，而且强度能和钢材相似，再加上它以纸和钢作基材，因而称『纸钢』名副其实。纸钢是用极细的金属细丝纤维，混在纸浆中，用造纸法制成的，故又叫金属纤维纸。薄的为零点几毫米，厚的可由几层薄纸钢片用合成树脂粘合而成，厚度为二、三厘米。纸钢可制成板材，亦可冲压轧制成槽型、波型等各种异形材。其强度可达600公斤／厘米以上。已往国外纸钢的制造和中国的介绍，都是采用金属纤维制造，强度一般，重量较重，韧性也不够好，易断。如果能将碳纤维材料应用到纸钢中，那无疑是本领域中一项重大的技术突破。
发明内容
本发明的目的是为了设计出一种全新材料的纸钢，采用了碳纤维和纤维素纤维相结合的方式制造纸钢。
本发明采用的技术方案是，一种碳纤维纸钢的生产工艺，关键是：所述的纸钢以碳纤维和纤维素纤维作为原材料，工艺过程包括：
a、将碳纤维长丝切断为3～10mm的短纤维，在分散剂中疏解为均匀的单纤维悬浮液；
b、将上述单纤维悬浮液与纤维素纤维混合打浆制成成膜液体，在湿法无纺布设备上抄造成碳纤维纸钢原纸；
c、采用干法预浸机对碳纤维纸钢原纸实施浸胶处理，浸胶量为碳纤维纸钢原纸重量的25％～40％；
d、碳纤维纸钢原纸在180～370℃、15～35kg／cm2双柱下加压热油导热式热压机层合热压成型；或利用RTM真空罐，在120～180℃，5～20kg／cm2的条件下，进行真空热压成型。
所述的碳纤维与纤维素纤维在制成的碳纤维纸钢中的质量百分比含量为1％～95％。
所述的分散剂为阳离子聚丙烯腈胺。
所述的分散剂的用量为碳纤维干重的0.2％。
本发明采用了碳纤维和纤维素纤维制造纸钢，碳纤维强度是钢的4倍、重量是钢的1／10之一、是迄今为止唯一在2000℃强度不损失的材料，故利用碳纤维制造的纸钢表现出更优异的特性。纸钢作为一种新材料，在中国之见诸与国外产品的介绍和报导，至今、未有实验室和工业化生产的制品；利用本发明的技术，已成功地完成了工业化试生产。
具体实施方式
一种碳纤维纸钢的生产工艺，关键是：所述的纸钢以碳纤维和纤维素纤维作为原材料，工艺过程包括：
a、将碳纤维长丝切断为3～10mm的短纤维，在分散剂中疏解为均匀的单纤维悬浮液；
b、将上述单纤维悬浮液与纤维素纤维混合打浆制成成膜液体，在湿法无纺布设备上抄造成碳纤维纸钢原纸；
c、采用干法预浸机对碳纤维纸钢原纸实施浸胶处理，浸胶量为碳纤维纸钢原纸重量的25％～40％；
d、碳纤维纸钢原纸在180～370℃、15～35kg／cm2双柱下加压热油导热式热压机层合热压成型；或利用RTM真空罐，在120～180℃，5～20kg／cm2的条件下，进行真空热压成型。
根据碳纤维纸钢制品不同强度要求，所述的碳纤维与纤维素纤维在制成的碳纤维纸钢中的质量百分比含量为1％～95％。
所述的分散剂为阳离子聚丙烯腈胺。
所述的分散剂的用量为碳纤维干重的0.2％。本发明在具体实施时，利用该技术分别试制了两个批次的制品：
纸钢试样一、
纸钢尺寸：长2200mm、宽1200mm、厚度1.2mm；
纸钢层合数：碳纤维含量30％、80g/m2碳纤维纸钢原纸10层；
纸钢密度：1.1658g/cm3
纸钢强度：400kg／cm2。
纸钢试样二、
纸钢尺寸：长2200mm、宽1200mm、厚度2.0mm；
纸钢层合数：碳纤维含量30％、80g／m2碳纤维纸钢原纸20层；
纸钢密度：1.0833g／cm3
纸钢强度：490kg／cm2。
材料性能比较，根据中国玻璃钢综合信息网公布的材料数据可知，本发明两个试样纸钢材料密度(1.1658g／cm3、1.1658g／cm3)小于碳纤维-环氧树脂(1.45／g.cm3)体系和玻璃钢体系(2.0／g.cm3)、换算可知比强度大于高强度钢。
各种材料的性能比较
金属纤维增强纸钢一经问世，就已呈现出广阔的应用竹景。国外已用它制造汽车、火车的车厢、飞机机身的内壁材料。用纸钢造的轻便房屋，可以装拆转运，适宜作临时性的工厂、课堂和野营房屋用。
本发明利用碳系纤维和纤维素纤维为增强体制成一种比强度、比刚度大于钢材的新材料，以其强度大、质量轻、耐酸碱、防静电、电磁屏蔽等优异材料性能，可在多种领域广泛应用。
Claims (4)
1.一种碳纤维纸钢的生产工艺，其特征在于：所述的纸钢以碳纤维和纤维素纤维作为原材料，工艺过程包括：
a、将碳纤维长丝切断为3～10mm的短纤维，在分散剂中疏解为均匀的单纤维悬浮液；
b、将上述单纤维悬浮液与纤维素纤维混合打浆制成成膜液体，在湿法无纺布设备上抄造成碳纤维纸钢原纸；
c、采用干法预浸机对碳纤维纸钢原纸实施浸胶处理，浸胶量为碳纤维纸钢原纸重量的25％～40％；
d、碳纤维纸钢原纸在180～370℃、15～35kg／cm2双柱下加压热油导热式热压机层合热压成型；或利用RTM真空罐，在120～180℃，5～20kg／cm2的条件下，进行真空热压成型。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维纸钢的生产工艺，其特征在于：所述的碳纤维与纤维素纤维在制成的碳纤维纸钢中的质量百分比含量为1％～～95％。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维纸钢的生产工艺，其特征在于：所述的分散剂为阳离子聚丙烯腈胺。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维纸钢的生产工艺，其特征在于：所述的分散剂的用量为碳纤维干重的0.2％。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105603805A (zh) * | 2016-03-01 | 2016-05-25 | 江南大学 | 聚酰亚胺基碳纤维纸的制备方法 |
| CN116732814A (zh) * | 2023-06-30 | 2023-09-12 | 浙江科技学院 | 一种多层梯度孔碳纸的制备方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1121128A (zh) * | 1994-09-10 | 1996-04-24 | 陈耀庭 | 一种碳纤维纸及其制作方法 |
| CN1201358A (zh) * | 1997-05-29 | 1998-12-09 | 天津市轻工业造纸技术研究所 | 导电发热无纺布及其制造方法 |
| JP2003253585A (ja) * | 2002-03-01 | 2003-09-10 | Toho Tenax Co Ltd | 炭素短繊維２次元ランダム配向シート及びその製造方法 |
| CN101265676A (zh) * | 2008-04-08 | 2008-09-17 | 陕西科技大学 | 碳纤维屏蔽纸的制备工艺 |
| CN201420209Y (zh) * | 2009-06-04 | 2010-03-10 | 杭州特种纸业有限公司 | 钢纸原纸 |
| CN101748651A (zh) * | 2010-02-04 | 2010-06-23 | 广东省造纸研究所 | 一种绝缘钢纸板及其制造工艺 |
| CN101994275A (zh) * | 2010-09-14 | 2011-03-30 | 浙江科技学院 | 一种新型复相电磁屏蔽功能纸及其制备方法 |
| CN103000911A (zh) * | 2012-12-04 | 2013-03-27 | 沈阳华天鑫碳纤维电热制品有限公司 | 一种利用碳纤维纸制作燃料电池多孔扩散层电极板的工艺 |
| CN103114495A (zh) * | 2013-02-22 | 2013-05-22 | 浙江省普瑞科技有限公司 | 一种燃料电池电极扩散层用碳纸及其制备方法 |
| CN103132365A (zh) * | 2013-02-06 | 2013-06-05 | 杭州特种纸业有限公司 | 钢纸原纸及其制作工艺 |
-
2013
- 2013-09-16 CN CN201310419033.5A patent/CN103556524A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1121128A (zh) * | 1994-09-10 | 1996-04-24 | 陈耀庭 | 一种碳纤维纸及其制作方法 |
| CN1201358A (zh) * | 1997-05-29 | 1998-12-09 | 天津市轻工业造纸技术研究所 | 导电发热无纺布及其制造方法 |
| JP2003253585A (ja) * | 2002-03-01 | 2003-09-10 | Toho Tenax Co Ltd | 炭素短繊維２次元ランダム配向シート及びその製造方法 |
| CN101265676A (zh) * | 2008-04-08 | 2008-09-17 | 陕西科技大学 | 碳纤维屏蔽纸的制备工艺 |
| CN201420209Y (zh) * | 2009-06-04 | 2010-03-10 | 杭州特种纸业有限公司 | 钢纸原纸 |
| CN101748651A (zh) * | 2010-02-04 | 2010-06-23 | 广东省造纸研究所 | 一种绝缘钢纸板及其制造工艺 |
| CN101994275A (zh) * | 2010-09-14 | 2011-03-30 | 浙江科技学院 | 一种新型复相电磁屏蔽功能纸及其制备方法 |
| CN103000911A (zh) * | 2012-12-04 | 2013-03-27 | 沈阳华天鑫碳纤维电热制品有限公司 | 一种利用碳纤维纸制作燃料电池多孔扩散层电极板的工艺 |
| CN103132365A (zh) * | 2013-02-06 | 2013-06-05 | 杭州特种纸业有限公司 | 钢纸原纸及其制作工艺 |
| CN103114495A (zh) * | 2013-02-22 | 2013-05-22 | 浙江省普瑞科技有限公司 | 一种燃料电池电极扩散层用碳纸及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 贺福: "《碳纤维及石墨纤维》", 30 September 2010, article "10.5碳纤维纸和碳纤维布", pages: 475-479 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105603805A (zh) * | 2016-03-01 | 2016-05-25 | 江南大学 | 聚酰亚胺基碳纤维纸的制备方法 |
| CN116732814A (zh) * | 2023-06-30 | 2023-09-12 | 浙江科技学院 | 一种多层梯度孔碳纸的制备方法 |
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