一种柔性导电碳布的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性导电碳布的制造方法，属于功能性碳纤维制备技术领域。该柔性导电碳布是由聚丙烯腈(PAN)基或者黏胶基原丝经过预氧化后得到预氧丝，随后将预氧丝短切或拉断成短纤维，再进行纺纱织布，并经过特殊工序高温碳化制得。本发明专利技术通过优化工艺参数，以使制得的柔性导电碳布适用于不同使用环境，可广泛应用于军事、医疗保健、环保及汽车等领域，不仅成本经济而且工艺环保，有利于工业化推广。

A manufacturing method of flexible conductive carbon cloth

【技术实现步骤摘要】
一种柔性导电碳布的制造方法
本专利技术属于功能性碳纤维制备
，更具体的说是涉及一种柔性导电碳布的制造方法。
技术介绍
功能性柔性碳纤维导电布可以广泛应用于医疗、军事、环保、汽车领域，利用功能性碳纤维通电后能够发热、并产生对人体有益的远红外波特性，从而应用于医疗保健行业，制造保健服、医疗器械。而导电碳纤维布同样也是良好的导体，对阻断、衰减电磁波有着良好的效果，因此是用于军、民两用的良好电磁屏蔽材料。此外，导电碳布在制备过程中，由于其碳纤维丝表面积会急剧扩大，且表面呈现沟槽状，使其在吸附小颗粒能力大幅度增强，能够成为优良的吸附材料应用于环保过滤用途。同时碳材料本身具有的高摩擦系数、高导热性又是天然的摩擦材料所必备的特性。并且由于导电碳纤维布本身经过高温制成，所以其耐高温性能可以达到1000℃以上，是良好的隔热材料。综上所述，导电碳布具有众多的物理特性，因而制造碳纤维布的方法对于产生不同性能的导电碳纤维布，至关重要。以前，想要大规模制造通用于医疗、军事、环保、汽车领域的通用材料几乎不太可能，只能用不同的材料来适应不同领域，本专利技术工艺所制造的功能型碳纤维的出现可以完美的解决这一问题。
技术实现思路
为了能够使聚丙烯晴基或黏胶基预氧丝经过处理后，能够有广泛的适用性，使其在基础原料一致的情况下，通过不同的方法进行处理，产生不同的特性，来适应不同领域，从而使生产成本相对低廉。本专利技术充分利用了碳纤维良好的导热、导电、较好的摩擦系数及多孔隙结构的特性，通过专用的制备设备，采用不同的工艺方法抑制其中一种特性，放大另外一种特性的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种柔性导电碳布的制造方法，所述柔性导电碳布是由聚丙烯腈或黏胶基预氧丝采用不同的纺纱织布方法控制聚丙烯腈预氧丝布的克重，并将聚丙烯腈预氧丝布在碳化炉中进行不同温度的高温碳化，最后得到不同导电电阻的导电碳布。上述柔性导电碳布的制造方法，具体包括以下步骤：(1)预氧化：对聚丙烯腈基或者黏胶基原丝进行预氧化，得到聚丙烯腈基预氧丝；(2)织布：对步骤(1)得到的聚丙烯腈基预氧丝进行纺纱织布，得到预氧丝布；(3)高温碳化：将步骤(2)得到的聚丙烯腈预氧丝布在碳化炉中进行不同温度的高温碳化，最终得到不同导电电阻的柔性导电碳布。优选的，所述步骤(1)中，所述聚丙烯腈原丝为24K或48K原丝，其中所述聚丙烯腈原丝的直径为12～15μm，强度为100～200MPa，模量为5～10GPa，伸长率为3.5％～4.2％，密度为1.12-1.31g/cm3。优选的，所述步骤(1)中，预氧化温度为200℃～300℃，所述聚丙烯腈原丝经过预氧化后密度为1.4g/cm3，直径控制在10～13μm之间，极限氧指数控制在32～38之间。优选的，所述步骤(2)中，所述纺纱规格：捻度为328--400捻，纱支数为10—20支纱，并对纱线进行合股，最终获得10支/2股纱线或20支/3股纱线。优选的，所述步骤(2)中，对所述10支/2股纱线进行织布得到的预氧丝布的经纬密度为8.8×8.8支/cm，单位克重为340克/m2；而对20支/3股纱线进行织布得到的预氧丝布的经纬密度为10.8×9支/cm，单位克重为300克/m2。优选的，所述碳化炉在碳化时，需将炉内温度控制在450℃～1400℃之间。优选的，所述聚丙烯腈预氧丝布在碳化时，需保证碳化炉的截面温度在±2℃以内，并在0.7米/分钟碳布行走速度下，将碳化温度设为900℃能够得到电阻为0.8--1.2Ω的导电碳布，将碳化温度设为1100℃能够得到电阻为0.5--0.8Ω的导电碳布，将碳化温度设为1400℃能够得到电阻为0.3--0.5Ω的导电碳布，将碳化温度设为1700℃能够得到电阻为0.1--0.3Ω的导电碳布。优选的，在所述步骤(3)高温碳化完毕后，需要清理所得柔性导电碳布表面的炭灰，随后收卷贮存。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开了一种柔性导电碳布的制造方法，属于功能性碳纤维制备
该柔性导电碳布是由聚丙烯腈(PAN)基或者黏胶基原丝经过预氧化后得到预氧丝，随后将预氧丝短切或拉断成短纤维，再进行纺纱织布，并经过特殊工序高温碳化制得。本专利技术通过优化工艺参数，以使制得的柔性导电碳布适用于不同使用环境，可广泛应用于军事、医疗保健、环保及汽车等领域，不仅成本经济而且工艺环保，有利于工业化推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本专利技术公开的柔性导电碳布制造方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术公开了一种柔性导电碳布的制造方法，通过优化工艺参数，以使制得的柔性导电碳布适用于不同使用环境，可广泛应用于军事、医疗保健、环保及汽车等领域，不仅成本经济而且工艺环保，有利于工业化推广。下述实施例公开保护一种柔性导电碳布的制造方法，具体包括如下步骤：1.原料选材：A)使用聚丙烯晴(PAN)白色原丝，单丝直径在12--15um之间，强度100～200MPa，模量5～10GPa，伸长率3.5％～4.2％，密度1.12-1.31g/cm3；B)使用24K或48K原丝；2.聚丙烯晴原丝进行预氧化；A)聚丙烯晴原丝在预氧化炉内进行预压化，使用200--300℃之间，长度在5--8米范围内，原丝牵伸力45--80N之间；B)聚丙烯晴预氧化后单丝直径在10--13μm之间，密度1.4g/cm3，极限氧指数32--38之间；C)预氧化完成后将预氧丝裁剪成40--135mm之间的短纤维；3.聚丙烯晴预氧丝进行纺纱织布A)将聚丙烯晴预氧丝进行纺纱纺纱规格为捻度328--400捻，纱支数为10—20支纱，然后将纱线进行合股，为10支/2股纱线或20支/3股纱线；B)纱线纺织完合股后进行织布，10支/2股纱线，织布的经纬密度为8.8×8.8支/cm，单位克重为340克/m2，20支/3股纱线，织布的经纬密度为10.8x9支/cm，单位克重为300克/m2；4.聚丙烯晴预氧丝布碳化工艺A)预氧丝布在通有惰性气体保护的连续式碳化炉内进行碳化，碳化时温度区间在450℃--1400℃之间，碳化温度区间为9个，分别为1区450℃、2区550℃、3区650℃、4区800℃、5区900℃、6区1100℃、7区1200℃、8区13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性导电碳布的制造方法，其特征在于，所述柔性导电碳布是由聚丙烯腈或黏胶基预氧丝采用不同的纺纱织布方法控制聚丙烯腈预氧丝布的克重，并将聚丙烯腈预氧丝布在碳化炉中进行不同温度的高温碳化，最后得到不同导电电阻的导电碳布。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性导电碳布的制造方法，其特征在于，所述柔性导电碳布是由聚丙烯腈或黏胶基预氧丝采用不同的纺纱织布方法控制聚丙烯腈预氧丝布的克重，并将聚丙烯腈预氧丝布在碳化炉中进行不同温度的高温碳化，最后得到不同导电电阻的导电碳布。


2.根据权利要求1所述的一种柔性导电碳布的制造方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
(1)预氧化：对聚丙烯腈基或者黏胶基原丝进行预氧化，得到聚丙烯腈基预氧丝；
(2)织布：对步骤(1)得到的聚丙烯腈基预氧丝进行纺纱织布，得到预氧丝布；
(3)高温碳化：将步骤(2)得到的聚丙烯腈预氧丝布在碳化炉中进行不同温度的高温碳化，最终得到不同导电电阻的柔性导电碳布。


3.根据权利要求2所述的一种柔性导电碳布的制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述聚丙烯腈原丝为24K或48K原丝，其中所述聚丙烯腈原丝的直径为12～15μm，强度为100～200MPa，模量为5～10GPa，伸长率为3.5％～4.2％，密度为1.12-1.31g/cm3。


4.根据权利要求3所述的一种柔性导电碳布的制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中，预氧化温度为200℃～300℃，所述聚丙烯腈原丝经过预氧化后密度为1.4g/cm3，直径控制在10～13μm之间，极限氧指数控制在32～38之间。


5.根据权利要求2所述的一种柔性导电碳布的制造方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘魏豪，
申请(专利权)人：潘魏豪，
类型：发明
国别省市：山东;37