碳纤维纸及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115961503A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202211556299.XD21H17/37(2006.01)(22)申请日2022.12.06(71)申请人上海氢伦新能源科技有限公司地址201804上海市嘉定区安亭镇嘉松北路6988号1幢1层108室J(72)发明人林瑞陈亮(74)专利代理机构苏州携智汇佳专利代理事务所(普通合伙)32278专利代理师钱伟(51)Int.Cl.D21H13/50(2006.01)D21H15/02(2006.01)D21H17/28(2006.01)D21H17/25(2006.01)D21H17/36(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称碳纤维纸及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种碳纤维纸及其制备方法。碳纤维纸的制备方法包括：分别对衬底和碳纤维进行预处理，将预处理后的碳纤维置于纤维盒中；将纤维盒置于静电力场中，纤维盒的一侧设有栅板，栅板上设有规则排列的孔隙；吹动纤维盒内的碳纤维，使得碳纤维在纤维盒内漂浮，在静电力场的作用下，漂浮的碳纤维穿过孔隙向衬底移动，并粘附在衬底上；调整栅板相对于衬底的角度，控制气体流速、流量以及碳纤维的沉积方向，使得碳纤维在衬底上呈现交叉有序排列；对粘附有碳纤维的衬底进行后处理，以得到碳纤维纸。本发明通过将静电力场和流体力学相结合，实现碳纤维在粘性衬底表面的定向沉积，获得结构有序化的碳纤维纸，提高了碳纤维纸的导电性与机械强度。CN115961503ACN115961503A权利要求书1/1页1.一种碳纤维纸的制备方法，其特征在于，包括：S1、对衬底进行预处理，对碳纤维进行预处理，并将预处理后的碳纤维放置于纤维盒中；S2、将所述纤维盒置于静电力场中，所述纤维盒的一侧设有栅板，所述栅板上设有规则排列的孔隙；S3、对所述纤维盒内的碳纤维进行吹动，使得所述碳纤维在所述纤维盒内漂浮，在静电力场的作用下，漂浮的碳纤维穿过所述孔隙向所述衬底移动，并粘附在所述衬底上；S4、调整所述栅板相对于所述衬底的角度，控制气体流速、流量以及碳纤维的沉积方向，使得所述碳纤维在所述衬底上呈现交叉有序排列；S5、对粘附有所述碳纤维的衬底进行后处理，以得到碳纤维纸。2.根据权利要求1所述的碳纤维纸的制备方法，其特征在于，S1中对衬底的预处理为在所述衬底上设置粘性物质；对碳纤维的预处理包括：S11、对碳纤维进行高温氧化处理；S12、对高温氧化处理后的碳纤维进行短切处理；S13、将短切后的碳纤维置于纤维梳理机中，以对短切后的碳纤维进行开松处理。3.根据权利要求2所述的碳纤维纸的制备方法，其特征在于：所述高温氧化的温度为300～500℃，高温氧化的时间为5～10小时，短切处理后的碳纤维的长度为3～10毫米。4.根据权利要求2所述的碳纤维纸的制备方法，其特征在于：所述粘性物质为淀粉、纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺中的任意一种。5.根据权利要求1所述的碳纤维纸的制备方法，其特征在于：在S2中，静电力场由静电发生器提供，所述纤维盒与预处理后的衬底相对设置，且所述栅板设于所述纤维盒靠近所述衬底的一侧。6.根据权利要求5所述的碳纤维纸的制备方法，其特征在于：所述栅板与所述衬底之间的距离为20～50厘米，所述静电发生器的电压控制在50～200千伏。7.根据权利要求1所述的碳纤维纸的制备方法，其特征在于，S5中的后处理包括：S51、将粘附有所述碳纤维的衬底置于高温烘箱中进行除胶处理，以得到碳纤维绒布；S52、将所述碳纤维绒布浸入固化剂中，随后置于高温炉内进行碳化，以得到碳纤维纸。8.根据权利要求7所述的碳纤维纸的制备方法，其特征在于：所述高温烘箱的温度为300～450℃，所述高温炉内的碳化温度为2000～2500℃。9.根据权利要求7所述的碳纤维纸的制备方法，其特征在于：所述固化剂为环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯中的任意一种。10.一种碳纤维纸，根据权利要求1‑9中任一项所述的碳纤维纸的制备方法制备得到。2CN115961503A说明书1/6页碳纤维纸及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种碳纤维纸及其制备方法，属于特种纸技术领域。背景技术[0002]碳纤维纸是由碳纤维与碳基体共同组成的一种多孔的复合材料，在燃料电池气体扩散层、超级电容器集流体、气体过滤器、电解水电极等领域有着广泛的应用。而在燃料电池、超级电容器和电解水槽等涉及到电化学过程的器件中，碳纤维纸不仅作为支撑材料，同时担负着传质和导电的双重作用。所以，不但要求碳纤维纸具有较好的孔隙度，还必须具有良好的导电性。通常碳纤维纸的导电性主要由两个方而的因素决定，一方面是碳纤维本身的导电性能，另一方面是碳纤维紧密粘接程度所影响的接触电阻。[