提升碳纤维在水中分散性的研究进展

本文简述了燃料电池扩散层用碳纤维纸制备工艺存在的关键问题,综述了利用化学和物理方法优化碳纤维在水中分散性能的研究进展,重点介绍了在湿法制备工艺过程中,添加分散剂、碳纤维表面改性和使用物理分散技术,对碳纤维在水中分散性能的影响因素,以及各种分散方法的优缺点,为制备碳纤维纸的试剂选择和工艺改进提供一定的参考。     

高分散水性碳纤维的制备

本研究以壳聚糖盐酸盐（CHI）和十二烷基磺酸钠（SDS）制备改性剂（CHI&SDS）,采用浸渍法对BHM3碳纤维进行表面改性,以提升BMH3碳纤维在水中的分散能力。系统研究了CHI/SDS质量比、CHI&SDS改性剂质量分数及纤维长度对改性BMH3碳纤维在水中分散性的影响,并通过X射线光电子能谱仪和动态接触角测试仪,对改性BMH3碳纤维化学结构和表面润湿性进行了表征。结果表明,BMH3碳纤维经过质量分数0.15%,CHI/SDS质量比=25∶1的CHI&SDS改性剂改性后,纤维长度5 mm的改性BMH3碳纤维在水中的分散率可达96.2%,相较于未改性碳纤维提升了87.5个百分点。改性BMH3碳纤维表面含氧官能团数量显著提升,水接触角明显降低,这是BMH3碳纤维分散性能改善的原因,也是成功实现高分散水性碳纤维制备的基础。