提高碳纤维分散性及碳纤维纸强度的研究

      研究了碳纤维长度、分散剂种类、分散质量分数对碳纤维在水中分散性能的影响及添加粘合纤维提高碳纤维纸强度的方法。结果表明：添加分散剂能有效改善碳纤维的分散性，以APAM和PU分散剂复配使用为最佳；碳纤维越长或分散质量分数越高越难分散，适宜的碳纤维长度为2～6 mm;用木浆或热熔纤维作粘合纤维能有效提高碳纤维纸的强度。

      碳纤维具有低密度、高强度、耐高温、抗化学腐蚀、高导电、高导热、生物相容性好等一系列优异特性，常被加工成各种功能材料或高性能复合材料。碳纤维纸就是其中的一类，可用作防静电包装纸、面状发热材料、电磁波屏蔽材料、导电纸、质子交换膜燃料电池用气体扩散层材料等，具有广阔的应用前景。


      碳纤维表面呈乱层石墨结构，有沟槽和明显的裂隙，表面粗糙，使纤维间摩擦力较大而难以离散为单根纤维。碳碳间以非极性共价键相连接，导致碳纤维表面活性基团少，不容易被水润湿，在水中易絮聚，分散性能差。此外，与植物纤维不同，碳纤维之间不会产生氢键结合，纤维间无结合强度，无法抄纸。因此，如何使碳纤维均匀地分散于水中以及提高碳纤维纸的强度是碳纤维湿法造纸的关键技术。本实验采用侧流式圆网造纸设备，研究了分散剂种类、纤维长度、分散质量分数等因素对碳纤维在水中分散性能的影响，以及粘合纤维对提高碳纤维纸强度的效果。

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