一种pH响应型分散体系的高匀度碳纸原纸的制备方法

本发明涉及碳纸制备，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。

背景技术：

1、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。

2、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

1、本发明的目的在于，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。本发明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。

2、本发明的技术方案：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：

3、s1：制备ph响应型分散体系；

4、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；

5、s3：向碳纤维浆料中加入氢氧化钠进行增稠并分散碳纤维；

6、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；

7、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。

8、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：

9、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；

10、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；

11、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。

12、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。

13、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。

14、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：

15、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。

16、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。

17、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。

18、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：

19、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；

20、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；

21、用吸水纸将湿纸幅中多余的水分吸收；

22、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。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、1、本发明中，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，本发明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。

25、2、本发明在将碳纤维加入到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。

技术特征：

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：

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：

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：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：

6.根据权利要求5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：所述氢氧化钠溶液的浓度为0.75mol/l，静置时间为60min。

7.根据权利要求5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：所述氢氧化钠溶液的浓度为1mol/l，静置时间为30min。

8.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：所述湿法成型工艺包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种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。

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
受保护的技术使用者：浙江科技学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14