一种薄型炭纸的制备工艺制造技术

本发明专利技术提供一种薄型炭纸的制备工艺，以聚丙烯腈或沥青为原料，功能化离子液体作为掺杂剂，采用静电纺丝技术纺制炭纸基材，然后将经过溶剂化处理后的树脂溶液浸渍、热压固化、预氧化、炭化、石墨化制备薄型炭纸。本发明专利技术利用静电纺丝技术，功能化离子液体作为掺杂剂结合酚醛树脂溶剂化作用，进一步提高炭纸的韧性、强度和导电性。度和导电性。度和导电性。

【技术实现步骤摘要】
一种薄型炭纸的制备工艺


[0001]本专利技术涉及一种薄型炭纸的制备工艺，属于燃料电池领域。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种将燃料的化学能转化为电能的能源转化装置。其中质子交换膜燃料电池具有比功率高、工作温度低、启动快、结构简单、无电解质损失、寿命长等突出优点，被誉为最有前途的能量转化装置。气体扩散层是燃料电池膜电极的核心组件之一，常用的气体扩散层材料是炭纸，主要作用是支撑催化层和微孔层、导电、导热、传质和排水。
[0003]炭纸通常采用常规湿法抄造工艺：将能作为粘结剂的溶液，如聚乙烯醇(PVA)，与纤维直径为5
‑
20um，短切长度3
‑
20mm短切碳纤维混合，利用造纸技术在抄纸机上成型，干燥后使短碳纤维互相粘结，然后用酚醛树脂等可炭化物质的稀溶液进行浸渍处理，经过热压固化、炭化、石墨化工艺得到符合要求的炭纸。该法制备的炭纸由于采用湿法无纺布工艺，匀度和表面光洁度较差，表面树脂分布不均匀，经炭化石墨化后，存在孔隙率低、厚度较厚、导电性差等缺点，从而影响炭纸的后续使用。/>[0004]专利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄型炭纸的制备工艺，其特征在于，以聚丙烯腈(PAN)或沥青为原料，功能化离子液体作为掺杂剂，采用静电纺丝技术纺制炭纸基材，然后将经过溶剂化处理后的树脂溶液浸渍、热压固化、预氧化、炭化、石墨化制备薄型炭纸，所述树脂为酚醛树脂、呋喃树脂或脲醛。2.根据权利要求1所述的薄型炭纸的制备工艺，其特征在于，所述功能化离子液体选自1
‑
羧乙基
‑3‑
甲基咪唑四氟硼酸盐、1
‑
乙胺基
‑3‑
甲基咪唑溴盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑对甲苯磺酸盐、1、2
‑
二甲基
‑3‑
羟乙基双亚胺盐的一种或多种；纺丝液中掺杂功能化离子液体质量浓度为3
‑
12wt％。3.根据权利要求1所述的薄型炭纸的制备工艺，其特征在于，所述溶剂化处理是采用低共熔溶剂处理树脂；所述低共熔溶剂选自季铵盐
‑
羧酸或两性离子
‑
尿素或羧酸
‑
多元醇。4.根据权利要求1所述的薄型炭纸的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)PAN或沥青纺丝液配置：纺丝液中掺杂功能化离子液体；(2)静电纺丝；(3)薄型炭纸制备：包括树脂溶剂化和炭纸制备步骤。5.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，步骤(1)将有机溶剂加入到锥形瓶中，磁力搅拌，水浴加热，水浴温度50
‑
70℃；缓慢加入将PAN或沥青粉末；再加入功能化离子液体；盖紧瓶盖，连续搅拌溶解至溶液澄清透明，得到掺杂功能化离子液体的PAN或沥青纺丝液。6.根据权利要求5所述的制备工艺，其特征在于，有机溶剂选自N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)，二甲基亚砜(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘娜，宋佃凤，郁国强，汤秀秀，何冬梅，吴立群，
申请(专利权)人：山东仁丰特种材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：