两亲改性碳纤维制备质子交换膜燃料电池用碳纸的研究

为了提高短切碳纤维在水中的分散性及碳纤维与后期浸渍树脂的相容性,对碳纤维进行了两亲表面处理:首先通过氧化处理使其获得亲水性官能团—OH及—COOH,在此基础上进一步接枝亲油基团,以获得两亲碳纤维,并将其制备碳纸。结果表明,两亲处理的碳纤维表面—OH含量可达8. 2%。在碳纤维表面改性过程中,铬酸氧化在提高碳纤维表面亲水性官能团的同时会降低碳纸的抗张强度;而接枝亲油性官能团能提高碳纤维与树脂的黏结能力,部分弥补了表面处理所造成的负面影响;碳纤维与树脂黏结力的提高有利于碳纸导电性的提高,两亲改性碳纤维制备的碳纸与未处理碳纤维制备碳纸相比电阻率降低了31. 4%,达到10. 5 mΩ·cm。     

短切碳纤维最佳分散工艺研究

以3种长度2 mm、3 mm、5 mm的聚丙烯腈碳纤维为研究对象,以表面活性剂、分散剂聚氧化乙烯(PEO)和聚丙烯酰胺(PAM)为分散助剂,探讨表面活性剂、碳纤维长度、碳纤维悬浮液质量分数与分散剂种类、配比及用量对碳纤维分散性能的影响。结果表明,碳纤维长度和碳纤维悬浮液质量分数是影响碳纤维分散的重要因素; 3 mm碳纤维在分散体系中质量分数0. 1111%、分散剂用量0. 0059%、分散剂配比PEO∶PAM=3∶1 (质量比)、表面活性剂用量0. 025%时,碳纤维在水中达到最佳分散状态,且沉降时间为9 min;分散剂可以帮助碳纤维更快地浸润到水中,加快分散速度。