碱预处理对碳纤维分散及碳纸原纸性能的研究

本研究以碳纤维为原料,研究碱预处理对碳纤维分散稳定性及湿法抄造制备碳纸原纸性能的影响。具体考察了碳纤维在碱预处理后表面形貌和表面基团的变化,探讨了碳纤维浆料悬浮液的稳定性变化规律,并表征了碳纸原纸的匀度、透气性、抗张强度和电阻率的变化情况。结果表明,与使用去离子水处理的碳纤维相比,经0.75 mol/L的碱液预处理60 min 后,碳纤维可以更好地在水中分散,制备出的碳纸原纸匀度性能更好,碳纸原纸的透气度从1432 mm/s降至1080 mm/s,抗张强度从1.44 kN/m提升至2.49 kN/m,电阻率从143.58 mΩ/cm降至68.10 mΩ/cm。     

碳纤维长度对三层梯度孔碳纸性能的影响研究

为研究不同长度的碳纤维配抄制备的梯度孔碳纸性能,本研究选取3种长度(2、4和8 mm)的碳纤维原料,探讨不同分散剂类型和纤维长度配比对单层碳纸和三层梯度孔碳纸的匀度、电阻率、抗张强度、孔隙率和透气度的影响。结果表明,卡波姆(Carbomer)作为分散剂得到的碳纤维分散效果最佳,分散稳定性指数为4.04。匀度指数在10～13之间的单层碳纸性能较好,其电阻率为90 mΩ·cm,抗张强度为0.250 kN/m,孔隙率为92%,透气度为1 200 L/(m2·s)。与单层碳纸相比,三层梯度孔碳纸的抗张强度(0.410 kN/m)和透气度(1 230 L/(m²·s))有所增加,且碳纤维长度配比对三层梯度孔碳纸的孔隙形貌影响显著;长度4和8 mm的碳纤维配抄制备的三层梯度孔碳纸的性能优于其他2组(2和4 mm配抄及2和8 mm配抄),其电阻率低至19.53 mΩ·cm,孔隙率为92%。     

匀度指数对碳纸原纸强度与孔隙特性的影响研究

本研究以碳纤维为原料,通过改变分散剂种类制备具有不同匀度性能的碳纸原纸,考察了碳纤维浆料的分散稳定性及其均匀性变化规律,探讨了匀度指数与透气度、抗张强度、孔隙率等指标之间的关系。结果表明,与单一APAM、TOCNs和PU分散剂相比,质量分数0.1% APAM和1.0% PU复合的分散剂体系制备的碳纤维浆料分散稳定性和均匀性得到改善,该复合分散剂制备碳纸原纸匀度指数最好,为10.32。随着匀度指数的减小,碳纸原纸厚度偏差从21.76 mm降至0.96 mm,抗张强度从0.15 kN/m增加到1.68 kN/m,孔隙率从93.5%下降到90.5%,透气度从1 658.9 L/(m²·s)下降到1 171.5 L/(m²·s)。