一种pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法，包括以下步骤：制备pH响应型分散体系；将碳纤维加入到pH响应型分散体系中并进行搅拌，得到碳纤维浆料；向碳纤维浆料中加入氢氧化钠进行增稠并分散碳纤维；继续向碳纤维浆料中加入氢氧化钠进行稀化，使碳纤维浆料的黏度降低，得到碳纤维浆料悬浮液；采用湿法成型工艺将碳纤维浆料悬浮液制备成碳纸原纸。本发明专利技术通过调控分散体系的pH值，使得浆料的性质变化能够适应各个制备环节的需要。需要。需要。

【技术实现步骤摘要】
一种pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法


[0001]本专利技术涉及碳纸制备
，特别涉及一种pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法。

技术介绍

[0002]碳纤维在水中形成均匀的纤维浆料悬浮液，是碳纸原纸湿法成型工艺中的重要环节。为了改善碳纤维在水中的分散稳定性，可以调节浆料特性或者对碳纤维本身进行处理。
[0003]调节浆料特性一般通过在浆料内添加表面活性剂、电解类无机盐和水溶性高分子等助剂来实现。对碳纤维本身进行处理一般通过氧化处理法、表面涂层法和等离子体处理法等手段实现。然而，在制备高匀度的碳纸原纸时，如果浆料的黏度较大，则不适合湿法成型的工艺，无法通过自由沉降使碳纤维堆叠于金属网上制备碳纸原纸；如果浆料的粘稠度较稀，则浆料的稳定性变差。因此，如何更好的调节碳纤维在浆料中的分散效果，成为了制备高匀度碳纸原纸的关键点。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法。本专利技术通过调控分散体系的pH值，使得浆料的性质变化能够适应各个制备环节的需要。
[0005]本专利技术的技术方案：一种pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1：制备pH响应型分散体系；
[0007]S2：将碳纤维加入到pH响应型分散体系中并进行搅拌，得到碳纤维浆料；
[0008]S3：向碳纤维浆料中加入氢氧化钠进行增稠并分散碳纤维；
[0009]S4：继续向碳纤维浆料中加入氢氧化钠进行稀化，使碳纤维浆料的黏度降低，得到碳纤维浆料悬浮液；
[0010]S5：采用湿法成型工艺将碳纤维浆料悬浮液制备成碳纸原纸。
[0011]前述的pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法中，制备pH响应型分散体系包括以下步骤：
[0012]将APAM加入到去离子水中，加热至70℃，搅拌30min，配置成0.1wt％的APAM溶液；
[0013]将Carbomer加入到去离子水中搅拌至Carbomer完全溶解，配置成0.5wt％的Carbomer溶液；
[0014]将0.1wt％的APAM溶液和0.5wt％的Carbomer溶液进行混合，得到pH响应型分散体系。
[0015]前述的pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法中，所述碳纤维的长度为2
‑
8mm。
[0016]前述的pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法中，所述碳纤维的长度为2mm。
[0017]前述的pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法中，将碳纤维加入到pH响应型分散体系之前还包括对碳纤维进行碱处理，包括以下步骤：
[0018]配置氢氧化钠溶液，将碳纤维倒入氢氧化钠溶液中进行搅拌，搅拌完成后将溶液静置30
‑
60min，然后过滤并洗去残留的氢氧化钠，从而得到经过碱处理后的碳纤维。
[0019]前述的pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法中，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.75mol/L，静置时间为60min。
[0020]前述的pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法中，所述氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L，静置时间为30min。
[0021]前述的pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法中，所述湿法成型工艺包括以下步骤：
[0022]将碳纤维浆料悬浮液倒入纸页成型器中，气泡匀浆1min，使碳纤维浆料悬浮液均匀分散；
[0023]打开纸页成型器的放水阀，使碳纤维浆料悬浮液中的碳纤维自由沉降在铜网上，形成湿纸幅；
[0024]用吸水纸将湿纸幅中多余的水分吸收；
[0025]将湿纸幅置于平板硫化机上，在150℃和1MPa的条件下进行干燥，得到碳纸原纸。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]1、本专利技术中，利用pH响应型分散体系的分散能力与稳定性的这种变化，在湿法制纸的各个环节中，通过调控分散体系的pH值，让浆料的性质变化以适应各个环节的需要。具体来说，本专利技术在碳纤维的分散阶段，加入适量碱调节浆料的pH值接近中性，让浆料的黏度增大，使其可以均匀分散碳纤维。同时，这种黏度极大、整体稳定的浆料，也有利于浆料的运输和保存，让碳纤维不会发生严重的再絮聚。进入湿纸幅制备的环节，调节浆料的pH至碱性，让浆料稀化粘度降低，使其可以自由沉降让碳纤维在金属网上堆叠成纸。而且，这种可调控的pH响应型分散体系不但可以让浆料在需要的环节内保持稳定、分散良好，而且可以有效处理高浆浓的情况。相较于浓度为的低浆浓碳纤维浆料，浓度增大十倍后的的高浆浓碳纤维浆料同样可以分散良好、保持稳定。
[0028]2、本专利技术在将碳纤维加入到pH响应型分散体系之前还包括对碳纤维进行碱处理，通过碱处理碳纤维的手段，可以改善碳纤维后续在水中的分散和碳纤维浆料的稳定性。
附图说明
[0029]图1是不同长度的碳纤维浆料悬浮液的对比示意图；
[0030]图2是不同长度的碳纤维浆料悬浮液的稳定性的示意图；
[0031]图3是不同长度的碳纤维浆料悬浮液的背散射光参比强度的示意图；
[0032]图4是不同长度的碳纤维浆料悬浮液的动态纤维分布示意图；
[0033]图5是本专利技术的流程图；
[0034]图6是不同的pH响应型分散体系制备的碳纤维浆料悬浮液的对比示意图；
[0035]图7是不同的pH响应型分散体系制备的碳纤维浆料悬浮液的稳定性的示意图；
[0036]图8是不同的pH响应型分散体系制备的碳纤维浆料悬浮液的背散射光参比强度的示意图；
[0037]图9是不同的pH响应型分散体系制备的碳纤维浆料悬浮液的动态纤维分布示意图；
[0038]图10是碱处理前的碳纤维SEM图；
[0039]图11是碱处理后的碳纤维SEM图；
[0040]图12是碳纤维碱处理前的FT
‑
IR光谱图；
[0041]图13是碳纤维碱处理后的FT
‑
IR光谱图；
[0042]图14是不同浓度碱液处理后碳纤维浆料悬浮液对比示意图；
[0043]图15是不同碱液处理的碳纤维浆料悬浮液的稳定性的示意图；
[0044]图16是不同碱液处理的碳纤维浆料悬浮液的背散射光参比强度的示意图；
[0045]图17是不同碱液处理的碳纤维浆料悬浮液的动态纤维分布示意图；
[0046]图18是各组碳纸原纸的匀度指数示意图表；
[0047]图19是各组碳纸原纸的匀度指数示意图。
具体实施方式
[0048]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。
[0049]实施例：在进行碳纸原纸的制备之前，需要对碳纤维的长度进行筛选，在本实施例中，以2mm、4mm、6mm和8mm的碳纤维进行试验，为方便描述，对四种长度的碳纤维分别以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：制备pH响应型分散体系；S2：将碳纤维加入到pH响应型分散体系中并进行搅拌，得到碳纤维浆料；S3：向碳纤维浆料中加入氢氧化钠进行增稠并分散碳纤维；S4：继续向碳纤维浆料中加入氢氧化钠进行稀化，使碳纤维浆料的黏度降低，得到碳纤维浆料悬浮液；S5：采用湿法成型工艺将碳纤维浆料悬浮液制备成碳纸原纸。2.根据权利要求1所述的pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法，其特征在于：制备pH响应型分散体系具体包括以下步骤：将APAM加入到去离子水中，加热至70℃，搅拌30min，配置成0.1wt％的APAM溶液；将Carbomer加入到去离子水中搅拌至Carbomer完全溶解，配置成0.5wt％的Carbomer溶液；将0.1wt％的APAM溶液和0.5wt％的Carbomer溶液进行混合，得到pH响应型分散体系。3.根据权利要求1所述的pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法，其特征在于：所述碳纤维的长度为2
‑
8mm。4.根据权利要求1所述的pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法，其特征在于：所述碳纤维的长度为2mm。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭大亮，孔之奇，黄依可，沙力争，赵会芳，王虹，李荣年，李静，许银超，常紫阳，苑田忠，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：