CN1062044C - 沥青级碳纤维纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种沥青级碳纤维纸及其制备方法，该纸由沥青级碳纤维和纸基材组成。纸基材可以由纤维素纤维和树脂组成，也可以是合成纤维。沥青级碳纤维：纸基材＝10～50∶50～90%(重量)。沥青级碳纤维具有导电、防静电和屏蔽的作用，加入纸基材中可使纸产品具有导电消除静电的作用，从而可以进一步加工成其它导电、导热、包装等产品。
该纸导电性能好、热转换率高、使用寿命长、成本低。此外，该纸的加工过程也简单、易操作。

Description

沥青级碳纤维纸及其制备方法
本发明涉及一种碳纤维纸，更具体地说是沥青级碳纤维纸及其制备方法。
为了防止静电的产生和累积，需要有能使电荷消耗的材料构成的复合环境，因而就要求有各种能有效地消耗电荷的导电材料产品。在CN 1030108A中公开了一种导电涂碳纤维，由该涂碳纤维可进一步制成各种具有低电阻率的导电材料。该技术是在纤维外涂上一层涂粉，用这种涂碳纤维压制成纸带或混入一种塑料基质中就可制得各种高导电性材料。但这种涂碳纤维由于碳粉易脱落，因此会影响导电性能，特别是在进一步加工成导电材料时不能搅拌时间过长，也不能搅拌强度太大，否则都会使碳粉脱落。在涂碳过程中，涂碳也易不均匀而影响质量。此外，涂碳工艺也较复杂。
目前有关方面还研制出丙烯腈碳纤维的导电材料，但这种材料成本高，也未见内容公开。
本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低、导电性能好的沥青级碳纤维纸及其制备方法。
本发明是这样来实施的，本发明的沥青级碳纤维纸其组分和配比如下：
沥青级碳纤维∶纸基材=10～50∶50～90％(重量)。
上述纸基材包括纤维素纤维和树脂，其配比如下：纤维素纤维∶树脂=80～85∶15～20％(重量)。
上述纸基材可以是合成纤维，有维尼纶纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、丙烯酸纤维。
纤维素纤维有木纸浆纤维、棉纸浆纤维和草纸浆纤维，树脂为可溶性酚醛树脂、酚醛丁腈胶。
上述沥青级碳纤维的直径为5～20μm、长度为3～6mm。
上述纤维素纤维的直径为5～20μm、长度为3～6mm。
上述合成纤维的直径为5～20μm、长度为3～6mm。
本发明采用的沥青级碳纤维主要起导电、防静电和屏蔽作用。它在导电纸中不会有碳粉脱落的问题，因此提高了导电纸的性能(包括导电率和使用寿命等)。且由于碳纤维在纸浆中充分混合形成均匀的网络，使导电性能提高。
本发明所得产品导电性好，热转换率高，可达90％，传热也快，辐射效应达50％以上，使用寿命长，产品成本低。
本发明沥青级碳纤维纸的制备工艺也简单，其工艺过程如下：
(1)切短：把纤维素纤维或合成纤维切成3～6mm的短纤维；
(2)打浆：按比例称重沥青级碳纤维和纸基材，把它们倒入打浆池中，再加入水，使纸浆浓度为0.5～0.8％进行打浆，使碳纤维和纸基材全部溶散开，打浆一般为2～4小时，温度控制在25～40℃；
(3)搅拌：在浆中加入松香，加入量为纸浆绝干量后的0.5～2％，并加聚乙烯醇，加入量为纸浆绝干量后的2～6％，再充分搅拌，使均匀混合；
(4)抄纸；
(5)烘干、收卷出成品。
后两步骤均为造纸已知技术。
下面结合实施例进一步阐明发明内容。
实施例1
称取200公斤、直径为5μm、长度为3～6mm的沥青级碳纤维(鞍山市东亚碳纤维纸厂生产)；称取配制成的可溶性酚醛树脂50公斤；称取750公斤直径为5μm木纸浆纤维(丹东造纸厂生产)。然后按下述步骤进行纸加工：
(1)切短：把木纸浆纤维切成3～6mm的短纤维；
(2)打浆：把称重好的碳纤维、木纸浆纤维和可溶性酚醛树脂倒入打浆池中，再加入130吨水，开始打浆，打3个小时，温度控制在25℃；
(3)搅拌：在浆中加入10公斤松香，加入50公斤聚乙烯醇，充分搅拌，使混合均匀；
(4)抄纸；
(5)烘干、收卷；按公知的造纸工艺即可，
把所得产品进行检测得：
电阻值：100欧姆(样品面积200×400mm)；
发热功率：484W；
基本适用于电压220V/110V(深加工产品可适用于12V、24V、36V)；
纸重量：120克/米2。
可溶性酚醛树脂的配制：按苯酚∶甲醛= 2∶1(摩尔比)，在氢氧化钠、碱金属氢氧化物催化下进行反应，即可获得。
实施例2
称取直径为5μm、长度为6mm的沥青级碳纤维400公斤、维尼纶纤维(上海金山维尼纶厂)600公斤。维尼纶纤维直径为5μm、长度为6mm。其工艺过程同实施例1。
对所得产品进行检测得：
电阻值：65欧姆(样品面积200×400mm)；
发热功率：745W；
适用电压220V/110V(深加工产品可适用于12V、24V、36V)；
纸重量：120克/米2。
实施例3
称重沥青级碳纤维300公斤；木纸浆纤维650公斤；酚醛丁腈胶50公斤(上海新兴化工厂生产)。
其它条件均同实施例1。
对所得产品进行检测得：
电阻值：98欧姆(样品面积200×400mm)；
发热功率：494W；
适用于电压220V/110V(深加工产品可适用于12V、24V、36V)；
纸重量：120克/米2。
根据不同配比制得的产品，其技术指标如下：
(1)在常温下，木纸浆基≤130℃，合成纤维基≤180℃；
(2)外形尺寸：400～600mm(长度不限)；
(3)电阻值：50～2500欧姆/20×10mm；
(4)纸重量：50克/米2～120克/米2；
(5)发热功：0.1～0.5Wcm2。
(6)适用电压：220V/110V(深加工产品可适用于12V、24V、36V)。
本发明产品可用于消除静电、发热电等处。

Claims (5)

1．一种沥青级碳纤维纸，其特征在于：包含沥青级碳纤维和纸基材，其中沥青级碳纤维：纸基材的重量百分比=10-50∶50-90；所述的纸基材包含纤维素纤维和树脂，其重量配比为，纤维素纤维∶树脂=80-85∶15-20。
2．如权利要求1所述的碳纤维纸，其特征在于纤维素纤维有木纸浆纤维，棉纸浆纤维和草纸浆纤维，树脂为可溶性酚醛树脂和酚醛丁腈胶。
3．如权利要求1或2所述的碳纤维纸，其特征在于沥青级碳纤维的直径为5-20微米，长度为3-6毫米。
4．如权利要求1或2所述的碳纤维纸，其特征在于纤维素纤维的直径为5-20微米，长度为3-6毫米。
5．一种权利要求1所述的碳纤维纸的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
(1)切短：把合成纤维和纤维素纤维切成3-6毫米的短纤维；
(2)打浆：按比例称重沥青级碳纤维和纸基材，把它们倒入打浆池中，再加入水，使纸浆浓度为0.5-0.8％，进行打浆，使碳纤维和纸基材全部溶散开，打浆时间为2-4小时，温度控制在25-40℃；
(3)搅拌：在浆中加入松香，加入量为纸浆绝干量的0.2-2％，加入聚乙烯醇，加入量为纸浆绝干量的2-6％，再充分搅拌，使混合均匀；
(4)抄纸；
(5)烘干，收卷。
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