CN109295800A - 一种导电碳纸的强化处理方法及其制备的耐水解导电碳纸 - Google Patents

一种导电碳纸的强化处理方法及其制备的耐水解导电碳纸 Download PDF

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Abstract

本发明属导电材料制作技术领域，为解决现有导电纸虽然提高了撕裂强度，但是耐水性差，吸潮性低，不利于在地面或潮湿环境中使用，使寿命降低，导电性能受到影响等问题，提供一种导电碳纸的强化处理方法及其制备的耐水解导电碳纸。湿法成型制备导电纸，制备聚乙烯醇乳胶，聚乙烯醇乳胶强化导电纸。易于对导电碳纸温度进行控制，耐温性能提高，最低温达到50℃以上，拓宽了导电碳纸的应用领域。导电纸耐水解性能的提高，使得产品防水、阻燃，占用空间小，实现了“大面积低温辐射热”。可随意卷绕，方便粘贴和复合在墙壁上，平面的器具，复合在木地板中间进行复合使之形成一种自加热复合型地板，且能够防潮防水，可应用于浸水或潮湿环境中。

Description

一种导电碳纸的强化处理方法及其制备的耐水解导电碳纸
技术领域
本发明属于导电材料制作技术领域，具体涉及一种导电碳纸的强化处理方法及其制备的耐水解导电碳纸。
背景技术
导电纸是一种具有导电性的功能纸，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。碳纤维导电纸是将碳纤维和其他纤维或者粉末材料在溶剂中充分分散，抄成纸张烘干而得到。为了使纤维之间交织得更充分，通常要加入有机化合物，如聚乙烯醇、聚亚酰胺或丁苯乳胶等粘合剂和阳离子补强剂，以增加纤维之间的结合力；同时碳纤维的含量也可以在很宽的范围内调节。碳纤维导电纸及其复合材料目前在军事和民用工业上得到了很多可喜的成绩，其制造方法主要为湿法成型和干法成型。湿法成型的主要技术手段是将碳纤维和纸基纤维在溶液中充分分散，抄成纸张，烘干而得。为了使纤维之间交织得更充分，通常要加入有机化合物，如聚乙烯醇、聚亚酰胺等粘合剂和阳离子补强剂。干法成型是采用空气作为碳纤维的载体，在成型网上形成纤维薄层，再喷涂粘合剂粘合成纸，使导电碳纤维之间互相搭接，制得的一种质地均匀、厚度可控并且形成导电网络的特殊造纸方法。由于是粘合成纸，纸面撕裂强度低，易起皱。
申请号为201510636060.7，发明名称为《一种塑化碳纸的软化处理方法及其制备的软化复合导电碳纸》的发明专利，公开了一种塑化碳纸的软化处理方法及其制备的软化复合导电碳纸。湿法成型制备导电纸，制备憎水 SBR 丁苯胶乳，丁苯胶乳塑化导电纸。方法简单，利于工业化生产 ；超薄疏松软化，且撕裂强度高，增加了其使用寿命 ；导热均匀，功率稳定，导电性能稳定，温度保持稳定，能够对室内均匀加温。价格低、使用寿命长、耗电量低，且产品防水、阻燃，占用空间小，可随意卷绕，可制作一类隐形加热的墙面、地面、家具，和需要保温的工程中 ；属于节能、环保、安全、易维护的新一代电加热产品，运输方便，节省运输费用，且经久耐用。虽然该专利中所公开的塑化碳纸撕裂强度高，但是该塑化碳纸不耐水解，易于在水中分解，吸潮性差，因此并不利于地面或者潮湿环境中使用。
聚乙烯醇乳胶即白乳胶，是用途最广、用量最大、历史最悠久的水溶性胶粘剂之一，是由醋酸乙烯单体在引发剂作用下经聚合反应而制得的一种热塑性粘合剂。可常温固化、固化较快、粘接强度较高，粘接层具有较好的韧性和耐久性且不易老化。是一种水溶性胶粘剂，是由醋酸乙烯单体在引发剂作用下经聚合反应而制得的一种热塑性粘合剂。通常称为白乳胶或简称PVAC乳液，化学名称聚醋酸乙烯胶粘剂，是由醋酸与乙烯合成醋酸乙烯，添加钛白粉（低档的就加轻钙，滑石粉，等粉料）.再经乳液聚合而成的乳白色稠厚液体。
白乳胶对多孔材料如木材、纸张、棉布、皮革、陶瓷等有很强的粘结力，且初始粘度较高。能够室温固化，且固化速度快。胶膜透明，不污染被粘物，并且便于加工。以水为分散介质，不燃烧、不含有毒气体，不污染环境，安全无公害。为单组份的粘稠液体，使用起来比较方便。固化后的胶膜有一定的韧性，耐稀碱，稀酸，且耐油性也很好。它主要被用在木材加工、家具组装、卷烟接嘴、建筑装潢、织物粘结、制品加工、印刷装订、工艺品制造以及皮革加工、标签固定、瓷砖黏贴等，是一种环保型的胶黏剂。作胶姆糖基料，我国规定可用于乳化香精和胶姆糖，最大使用量为60g/kg。用作聚乙烯醇、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物、醋酸乙烯-乙烯共聚物的原料，也用于制备涂料、粘合剂等。
发明内容
本发明为了解决现有导电纸虽然提高了撕裂强度，但是耐水性差，吸潮性低，不利于在地面或潮湿环境中使用，使寿命降低，导电性能受到影响等问题，提供了一种导电碳纸的强化处理方法及其制备的耐水解导电碳纸。
本发明由如下技术方案实现的：一种导电碳纸的强化处理方法，步骤如下：
（1）湿法成型制备导电纸：将纯木纸浆和纯木纸浆重量2.5-15%的碳纤维在水中充分分散，抄成纸张，烘干获得导电纸，控制导电纸的电阻为15-100Ω/m2；
（2）制备聚乙烯醇乳胶：50-60份聚乙烯醇作为主粘接剂、5-20份重铬酸钠作为熟化剂、5-15份松香和5-15份明胶作为增稠剂、10-30份甘油作为柔顺剂、1-3份甲醛作为防腐剂，加入清水1000g，制备成聚乙烯醇乳胶；
（3）强化导电碳纸：步骤（2）制备好的聚乙烯醇乳胶按照胶水比为1:1-1：10与水混合均匀，然后将混合胶水溶液喷施于步骤（1）中制备好的导电纸上，自然晾干即可。
步骤（1）中所制备的导电纸厚度为30-60g/m2。步骤（2）中所述聚乙烯醇乳胶按下列配比的原料制备：55份聚乙烯醇作为主粘接剂、8份重铬酸钠作为熟化剂、10份松香和10份明胶作为增稠剂、10份甘油作为柔顺剂、2份甲醛作为防腐剂，加入清水1000g，制备成聚乙烯醇乳胶。步骤（3）中所述混合胶水溶液的喷施量为1公斤混合叫水溶液喷施2-10m2导电纸。
利用所述一种导电碳纸的强化处理方法制备的强化复合导电碳纸，包括强化导电碳纸，强化导电碳纸两端对称固定电极截留条，强化导电碳纸表面固定有耐高温热熔胶膜。
本发明所制备的导电纸电阻控制为15-100Ω/m2，使得所获得的强化复合导电碳纸能够适用于不同的环境以及不同的工况；导电纸厚度为30-60g/m2，松软多孔，厚度根据需要调节，造纸时可以降低40-50%的抄纸机托辊压力；聚乙烯醇乳胶喷涂导电纸，由于选用纸张松软多孔，聚乙烯醇乳胶能够更好的浸润纸张，使得纸基纤维能够全部浸润塑化，且进一步疏松软化纸张，另外，聚乙烯醇乳胶属于水溶性胶粘剂，以水为分散剂，使用安全、无毒、不燃、清洗方便，常温固化，对纸张有很好的黏着力，胶接强度高，固化后的胶层无色透明，韧性好，不污染被粘接物。由于聚乙烯醇乳胶常温固化较快，因此能够快速固化导电纸，同时固化时间的缩短，使得纸张在固化过程中不易发生缩水褶皱，且进一步加大了纸张的强度。
由于制备的聚乙烯醇乳胶强度高，将其均匀的浸润纸张，封闭纸张孔洞，由于聚乙烯醇乳胶的黏性，使得导电碳纸的撕裂强度增高，纸张的强度可以提高25-30倍，因此所制备的导电碳纸难以撕裂，增加了其使用寿命。强化的导电纸由于表面喷涂有聚乙烯乳胶，使得纸张耐水解性能提高，纸张拉力提高，抗撕裂强度也进一步提高，同时使得导电碳纸达到了防水防潮的特殊功能。
由于聚乙烯醇乳胶和碳纤维均匀分散于纸张中，使得导电碳纸的导热均匀，功率稳定，导电性能稳定，温度可以保持在50-100℃，温度保持稳定。由于聚乙烯醇胶乳的使用，使得导电纸耐水解性能得到了进一步的提高，从而提高了所制备的强化复合导电碳纸的抗撕裂强度和防水防潮功能，使得导电碳纸能够应用于地面或者潮湿环境中，同时也提高了导电碳纸的使用寿命。
与现有导电纸相比，本发明制作方法简单，利于工业化生产；所制备的导电碳纸抗拉强度提高、耐水解性能提高，增加了其使用寿命，同时使得导电碳纸能够应用于潮湿环境中，且导热均匀，功率稳定，导电性能稳定，温度保持稳定，能够对室内均匀加温，避免了传统对流采暖方式产生的干燥和闷热，不会因气流引起室内浮尘，也没有空调供暖产生的噪音污染。
聚乙烯醇乳胶喷涂比例的控制，易于对导电碳纸温度进行有效的控制，导电碳纸的耐温性能提高，最低温能够达到50℃以上，进一步提高了纸张的耐温性能，拓宽了导电碳纸的应用领域。导电纸耐水解性能的提高，使得产品防水、阻燃，占用空间小，实现了“大面积低温辐射热”。由于柔软且抗撕裂，因此可随意卷绕，可方便粘贴和复合在墙壁上，平面的器具，复合在木地板中间进行复合使之形成一种自加热复合型地板，且能够防潮防水，同时可以应用于浸水或潮湿环境中。由于耐温性能的提高，最低温可达50℃以上，升温迅速，且保温耐温性能优异。同时可以随便的制作一类隐形加热的墙面、地面、家具，和需要保温的工程中；属于节能、环保、安全、易维护的新一代电加热产品。运输方便，节省运输费用，且经久耐用。
具体实施方式
实施例1：一种导电碳纸的强化处理方法，包括如下步骤：
（1）湿法成型制备导电纸：将纯木纸浆和纯木纸浆重量15%的碳纤维在水中充分分散，抄成纸张，烘干获得导电纸，控制导电纸的电阻为15Ω/m2；
（2）制备聚乙烯醇乳胶：55份聚乙烯醇作为主粘接剂、8份重铬酸钠作为熟化剂、10份松香和10份明胶作为增稠剂、10份甘油作为柔顺剂、2份甲醛作为防腐剂，加入清水1000g，制备成聚乙烯醇乳胶；
（3）强化导电碳纸：步骤（2）制备好的聚乙烯醇乳胶按照胶水比为1：1与水混合均匀，然后将混合胶水溶液喷施于步骤（1）中制备好的导电纸上，自然晾干即可。
步骤（1）中所制备的导电纸厚度为30g/m2。步骤（3）中所述混合胶水溶液的喷施量为1公斤混合叫水溶液喷施10m2导电纸。
利用上述述导电碳纸的强化处理方法制备的强化复合导电碳纸，包括强化导电碳纸，强化导电碳纸两端对称固定电极截留条，强化导电碳纸表面固定有耐高温热熔胶膜。
所制备的导电纸电阻控制为15Ω/m2，使得所获得的强化复合导电碳纸能够适用于不同的环境以及不同的工况；导电纸厚度为30g/m2，松软多孔，厚度根据需要调节，造纸时可以降低50%的抄纸机托辊压力；聚乙烯醇乳胶喷涂导电纸，由于选用纸张松软多孔，聚乙烯醇乳胶能够更好的浸润纸张，使得纸基纤维能够全部浸润塑化，且进一步疏松软化纸张，另外，聚乙烯醇乳胶属于水溶性胶粘剂，以水为分散剂，使用安全、无毒、不燃、清洗方便，常温固化，对纸张有很好的黏着力，胶接强度高，固化后的胶层无色透明，韧性好，不污染被粘接物。由于聚乙烯醇乳胶常温固化较快，因此能够快速固化导电纸，同时固化时间的缩短，使得纸张在固化过程中不易发生缩水褶皱，且进一步加大了纸张的强度。
由于制备的聚乙烯醇乳胶强度高，将其均匀的浸润纸张，封闭纸张孔洞，由于聚乙烯醇乳胶的黏性，使得导电碳纸的撕裂强度增高，纸张的强度可以提高25-30倍，因此所制备的导电碳纸难以撕裂，增加了其使用寿命。强化的导电纸由于表面喷涂有聚乙烯乳胶，使得纸张耐水解性能提高，纸张拉力提高，抗撕裂强度也进一步提高，同时使得导电碳纸达到了防水防潮的特殊功能。
由于聚乙烯醇乳胶和碳纤维均匀分散于纸张中，使得导电碳纸的导热均匀，功率稳定，导电性能稳定，温度可以保持在50℃，温度保持稳定。由于聚乙烯醇胶乳的使用，使得导电纸耐水解性能得到了进一步的提高，从而提高了所制备的强化复合导电碳纸的抗撕裂强度和防水防潮功能，使得导电碳纸能够应用于地面或者潮湿环境中，同时也提高了导电碳纸的使用寿命。
实施例2：一种导电碳纸的强化处理方法，包括如下步骤：
（1）湿法成型制备导电纸：将纯木纸浆和纯木纸浆重量10%的碳纤维在水中充分分散，抄成纸张，烘干获得导电纸，控制导电纸的电阻为50Ω/m2；
（2）制备聚乙烯醇乳胶：50份聚乙烯醇作为主粘接剂、5份重铬酸钠作为熟化剂、5份松香和5份明胶作为增稠剂、20份甘油作为柔顺剂、1份甲醛作为防腐剂，加入清水1000g，制备成聚乙烯醇乳胶；
（3）强化导电碳纸：步骤（2）制备好的聚乙烯醇乳胶按照胶水比为1:5与水混合均匀，然后将混合胶水溶液喷施于步骤（1）中制备好的导电纸上，自然晾干即可。
步骤（1）中所制备的导电纸厚度为45g/m2。步骤（3）中所述混合胶水溶液的喷施量为1公斤混合叫水溶液喷施5.0m2导电纸。
利用上述述导电碳纸的强化处理方法制备的强化复合导电碳纸，包括强化导电碳纸，强化导电碳纸两端对称固定电极截留条，强化导电碳纸表面固定有耐高温热熔胶膜。
所制备的导电纸电阻控制为50Ω/m2，使得所获得的强化复合导电碳纸能够适用于不同的环境以及不同的工况；导电纸厚度为45g/m2，松软多孔，厚度根据需要调节，造纸时可以降低45%的抄纸机托辊压力；聚乙烯醇乳胶喷涂导电纸，由于选用纸张松软多孔，聚乙烯醇乳胶能够更好的浸润纸张，使得纸基纤维能够全部浸润塑化，且进一步疏松软化纸张，另外，聚乙烯醇乳胶属于水溶性胶粘剂，以水为分散剂，使用安全、无毒、不燃、清洗方便，常温固化，对纸张有很好的黏着力，胶接强度高，固化后的胶层无色透明，韧性好，不污染被粘接物。由于聚乙烯醇乳胶常温固化较快，因此能够快速固化导电纸，同时固化时间的缩短，使得纸张在固化过程中不易发生缩水褶皱，且进一步加大了纸张的强度。
由于控制电阻在50Ω/m2，使得导电纸的耐高温性能得到了提高，能够耐70℃高温，使得导电纸温度可以控制在70℃±5℃之间。
实施例3：一种导电碳纸的强化处理方法，包括如下步骤：
（1）湿法成型制备导电纸：将纯木纸浆和纯木纸浆重量2.5%的碳纤维在水中充分分散，抄成纸张，烘干获得导电纸，控制导电纸的电阻为100Ω/m2；
（2）制备聚乙烯醇乳胶：60份聚乙烯醇作为主粘接剂、20份重铬酸钠作为熟化剂、15份松香和15份明胶作为增稠剂、30份甘油作为柔顺剂、3份甲醛作为防腐剂，加入清水1000g，制备成聚乙烯醇乳胶；
（3）强化导电碳纸：步骤（2）制备好的聚乙烯醇乳胶按照胶水比为1:10与水混合均匀，然后将混合胶水溶液喷施于步骤（1）中制备好的导电纸上，自然晾干即可。
步骤（1）中所制备的导电纸厚度为60g/m2。步骤（3）中所述混合胶水溶液的喷施量为1公斤混合叫水溶液喷施2.0m2导电纸。
利用上述述导电碳纸的强化处理方法制备的强化复合导电碳纸，包括强化导电碳纸，强化导电碳纸两端对称固定电极截留条，强化导电碳纸表面固定有耐高温热熔胶膜。
所制备的导电纸电阻控制为100Ω/m2，使得所获得的强化复合导电碳纸能够适用于不同的环境以及不同的工况；导电纸厚度为60g/m2，松软多孔，厚度根据需要调节，造纸时可以降低40%的抄纸机托辊压力；聚乙烯醇乳胶喷涂导电纸，由于选用纸张松软多孔，聚乙烯醇乳胶能够更好的浸润纸张，使得纸基纤维能够全部浸润塑化，且进一步疏松软化纸张，另外，聚乙烯醇乳胶属于水溶性胶粘剂，以水为分散剂，使用安全、无毒、不燃、清洗方便，常温固化，对纸张有很好的黏着力，胶接强度高，固化后的胶层无色透明，韧性好，不污染被粘接物。由于聚乙烯醇乳胶常温固化较快，因此能够快速固化导电纸，同时固化时间的缩短，使得纸张在固化过程中不易发生缩水褶皱，且进一步加大了纸张的强度。
由于控制电阻在100Ω/m2，使得导电纸的耐高温性能得到了提高，能够耐100℃高温，使得导电纸温度可以控制在100℃±5℃之间。

Claims (5)

1.一种导电碳纸的强化处理方法，其特征在于：步骤如下：
（1）湿法成型制备导电纸：将纯木纸浆和纯木纸浆重量2.5-15%的碳纤维在水中充分分散，抄成纸张，烘干获得导电纸，控制导电纸的电阻为15-100Ω/m2；
（2）制备聚乙烯醇乳胶：50-60份聚乙烯醇作为主粘接剂、5-20份重铬酸钠作为熟化剂、5-15份松香和5-15份明胶作为增稠剂、10-30份甘油作为柔顺剂、1-3份甲醛作为防腐剂，加入清水1000g，制备成聚乙烯醇乳胶；
（3）强化导电碳纸：步骤（2）制备好的聚乙烯醇乳胶按照胶水比为1:1-1：10与水混合均匀，然后将混合胶水溶液喷施于步骤（1）中制备好的导电纸上，自然晾干即可。
2.根据权利要求1所述的一种导电碳纸的强化处理方法，其特征在于：步骤（2）中所述聚乙烯醇乳胶按下列配比的原料制备：55份聚乙烯醇作为主粘接剂、8份重铬酸钠作为熟化剂、10份松香和10份明胶作为增稠剂、10份甘油作为柔顺剂、2份甲醛作为防腐剂，加入清水1000g，制备成聚乙烯醇乳胶。
3.根据权利要求1所述的一种导电碳纸的强化处理方法，其特征在于：步骤（1）中所制备的导电纸厚度为30-60g/m2。
4.根据权利要求1所述的一种导电碳纸的强化处理方法，其特征在于：步骤（3）中所述混合胶水溶液的喷施量为1公斤混合叫水溶液喷施2-10m2导电纸。
5.利用权利要求1至4所述一种导电碳纸的强化处理方法制备的强化复合导电碳纸，其特征在于：包括强化导电碳纸，强化导电碳纸两端对称固定电极截留条，强化导电碳纸表面固定有耐高温热熔胶膜。
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