The invention relates to a preparation process of an ultra-thin carbon fiber paper, belonging to the fuel cell technical field. The preparation process includes: carbon fiber preforms immersed in the resin after molding, curing, soaking, curing molding, repeated impregnation and curing molding, heat treated, for ultra-thin carbon fiber paper. The present invention after repeated immersion compression curing, after two impregnation molding curing process of resin, the previous cured can prevent the molten resin flow from top to bottom, increase the actual pressure curing resin, reduce the gap between the resin and carbon fiber, and the previous post curing resin curing treatment, can improve the carbon fiber the paper carbon matrix strength and combination of carbon fiber and carbon matrix interfacial enhancement. The invention can be large, batch production of ultra-thin carbon fiber paper, and low cost, simple operation, can be prepared by electrical properties, mechanical properties and air permeability to meet the high performance of ultra-thin carbon fiber paper for fuel cell.
【技术实现步骤摘要】
一种超薄炭纤维纸的制备工艺
本专利技术涉及一种超薄炭纤维纸的制备工艺,属于燃料电池扩散层
技术介绍
炭纤维纸是一种以树脂炭、沥青炭等为基体,炭纤维为增强体的多孔C/C复合材料。其主要的性能为:力学性能、透气性能和导电性能。炭纤维纸的性能主要有以下几个影响因素:1)基体炭,由于基体炭是炭纤维纸的基体,也是“焊接”炭纤维的粘结剂,故而其含量、分布和性能直接影响的炭纤维纸的性能。2)炭纤维,炭纤维的含量、长度和分布均匀性均对炭纤维纸性能有影响。3)炭纤维与基体炭间的界面结合状况,炭纤维的强度(例如:Toray,Japan,T-300,拉伸强度:3530MPa)明显强于树脂炭(拉伸强度大约为:42MPa),这使得炭纸表现出明显脆性,其力学性能较差。一般,通过增加炭纸厚度可以提高炭纸的力学性能,但炭纸厚度的增加会降低其透气性,故而普通炭纸厚度在0.2mm左右,以平衡炭纸的各项性能。在现有技术中,炭纤维纸常用作燃料电池的气体扩散基体材料。随着燃料电池在汽车领域的应用,要求燃料电池具备较高的功率密度,故而需对炭纤维纸进行减薄。而采用传统工艺制备的超薄炭纤维纸,因其厚度的减小,使得其力学性能急剧下降。故而,一般会通过增加基体炭含量来提高炭纸的力学性能,但是基体炭含量的提高会降低炭纸透气性能,故而采用传统工艺无法制备出符合燃料电池使用要求的超薄炭纸。到目前为止,还未见很很好调和纤维纸在超薄厚度、力学性能、透气性能、导电性能之间矛盾的相关报道。
技术实现思路
本专利技术为了调和超薄炭纤维纸在厚度、力学性能、透气性能、导电性能存在的矛盾,提供一种制备高性能超薄炭纤维纸的工 ...
【技术保护点】
一种炭纤维纸的制备工艺,其特征在于:包括下述步骤:(1)浸渍‑固化将炭纤维纸坯体在0.1‑5g/ml的树脂溶液中浸渍10‑60mim,取出,烘干,模压固化,模压固化温度为140‑240℃,时间为0.5‑2h,压力为2‑10MPa;固化后的样品放入0.1‑5g/ml的树脂溶液中再次浸渍,取出,烘干,模压固化,反复浸渍‑模压固化,直至得到获得炭纤维纸前驱体;所述炭纤维纸前驱体中,树脂含量为50wt%‑80wt%;(2)热处理将步骤(1)中获得的炭纤维纸前驱体先在700‑1200℃间进行炭化处理,并在此温度保温0.5‑2h;然后在1200‑3000℃温度间进行石墨化处理,并在此温度下保温0.5‑2h,获得超薄炭纤维纸;所述超薄炭纤维纸的厚度为0.05‑0.18mm。
【技术特征摘要】
1.一种炭纤维纸的制备工艺,其特征在于:包括下述步骤:(1)浸渍-固化将炭纤维纸坯体在0.1-5g/ml的树脂溶液中浸渍10-60mim,取出,烘干,模压固化,模压固化温度为140-240℃,时间为0.5-2h,压力为2-10MPa;固化后的样品放入0.1-5g/ml的树脂溶液中再次浸渍,取出,烘干,模压固化,反复浸渍-模压固化,直至得到获得炭纤维纸前驱体;所述炭纤维纸前驱体中,树脂含量为50wt%-80wt%;(2)热处理将步骤(1)中获得的炭纤维纸前驱体先在700-1200℃间进行炭化处理,并在此温度保温0.5-2h;然后在1200-3000℃温度间进行石墨化处理,并在此温度下保温0.5-2h,获得超薄炭纤维纸;所述超薄炭纤维纸的厚度为0.05-0.18mm。2.根据权利要求1所述的一种炭纤维纸的制备工艺,其特征在于:步骤(1)中浸渍-模压固化次数为2-5次。3.根据权利要求1所述的一种炭纤维纸的制备工艺,其特征在于:步骤(1)中所述炭纤维纸前驱体中,树脂含量为60wt%。4.根据权利要求1所述的一种炭纤维纸的制备工艺,其特征在于:步骤(1)中所述炭纤维纸坯体面密度为5-40g/m2。5.根据权利要求1所述的一种炭纤维纸的制备工艺,其特征在于:步骤(2)中所述超薄炭纤维纸中炭纤维含量为20wt%-80wt%。6.根据权利要求1所述的一种炭纤维纸的制备工艺,其特征在于:步骤(2)中所述超薄炭纤维纸中,单根炭纤维的长度为4-30mm。7.根据权利要求1所述的一种炭纤维纸的制备工艺,其特征在于:步骤(2)中所述超薄炭纤维纸的密度为0.30-0.6g/cm3。8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种炭纤维纸的制备工艺,其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员:谢志勇,刘艳,杨飘飘,王攀,伍小波,孙敏,
申请(专利权)人:中南大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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