本发明属于造纸
技术领域：
，具体涉及一种纳米纤维碳黑导电纸及其制备方法。
背景技术：
：导电纸是一种重要的功能纸品种，在电子产品领域起着重要作用。传统的导电纸存在着纸张导电性不高、金属易被氧化而使导电性下降快，以及涂层容易脱落等缺点，使得其导电性和稳定性不高，屏蔽性能很差，从而限制了导电纸的应用领域。为此我们着力研究一种既能够作为静电贴有效导走静电的表面用纸，静电贴要求纸张的导电性能越高越好；又能够作为电池电极的包覆纸，能够保障燃料气体供给和副产物的顺利排出。技术实现要素：本发明的目的是提供一种纳米纤维碳黑导电纸，能够有效导走静电达到抗静电性、防屏蔽功能又能作为电池电极包覆纸能够有效保障燃料气体供给和副产物的顺利排出；本发明同时提供了纳米纤维碳黑导电纸的制备方法，科学合理、简单易行。本发明所述的纳米纤维碳黑导电纸，由如下重量份数的原料制成：本发明所述的纳米纤维碳黑导电纸，优选由如下重量份数的原料制成：所述的纳米纤维助剂为纳米二氧化钛、纳米三氧化二铬或纳米氧化锌粉体中的一种或几种。所述的碳黑为高色素碳黑与导电碳黑按质量比1:2混合的混合物。所述的漂白针叶浆为漂白硫酸盐针叶木浆，漂白阔叶浆为漂白硫酸盐相思木浆。所述的矿物填料为钛白粉或高岭土中的一种或两种。所述的分散剂为超高分子量阴离子聚丙烯酰胺和羧酸盐LBD-1分散剂按质量比1:5混合的混合物。所述的湿强剂为PAE-L造纸高性能湿强剂与聚酰胺环氧氯丙烷按质量比1:3混合的混合物。所述的干强剂为阴离子聚丙烯酰胺和羧甲基淀粉按质量比1:1混合的混合物。本发明所述的纳米纤维碳黑导电纸的制备方法，步骤如下：(1)把漂白针叶浆和漂白阔叶浆分别加入碎浆机，先碎漂白针叶浆，再碎漂白阔叶浆，在35-45℃碎解，叩解度分别控制到32-35、37-42°SR，质量浓度达到4-5％后加入纳米纤维助剂搅拌均匀后泵入碎浆池内备用；(2)将矿物填料加水稀释至质量浓度为50-60％，加入碳黑搅拌，转速2500转/min，使矿物填料和碳黑分散均匀，最后泵入步骤(1)的碎浆池内与步骤(1)所得产物混合均匀，获得混合后的浆料；(3)将步骤(2)混合后的浆料经过纤维疏解后，通过磨浆将纤维切断、分丝帚化；将磨浆后的浆料打入加填池进行加填，依次加填湿强剂、干强剂和分散剂，调节质量浓度至2.5-3.0％，pH值6.8-7.2，最后把浆料打入抄前池准备抄造；(4)将上述调制过的浆料再稀释、筛除杂物后，经均匀的交织，浆网速比1：1；然后降低压榨线压力为0.15-0.18Mpa进行脱水，烘干；再采用加湿器加湿至原纸含水量质量百分比5-8％，经压光、卷纸、裁切、包装即得产品。传统的导电纸相关技术仅仅是在如何提高纸张导电性能上做研究，但是为了提高纸张的导电性能，尽可能提高纸张导电性能的同时又限制了导电纸的使用范畴。作为静电贴要求纸张纤维与碳黑的充分结合，提高碳黑的留着率来提高纸张的导电性能。而作为电池电极的包覆纸，不仅要求纸张具备一定的导电性能还要保证纸张的透气性好，才能够保障电极燃料气体的供给和副产物的顺利排出，因此本发明主要是在提高纸张导电性能的基础上提高纸张的透气性，也就是降低纸张透气度指标。为了降低纸张透气度需要降低浆料的叩解度，叩解度降低了就势必降低碳黑的留着率。因此本发明特别在浆料中加入纳米纤维助剂，增强纤维与碳黑之间的结合力，又特别加入分散剂保证纤维与碳黑结合的同时不会产生絮聚，从而提高纸张的透气性。如此，纳米纤维碳黑导电纸不仅能够作为静电贴高效导走静电，还可以作为电池电极包覆纸，在保证导电性能的同时又能够保障燃料气体供给和副产物的顺利排出。本发明中采用的碳黑是高色素碳黑与导电碳黑的混合物，在浆料中既作为一种颜料均匀分布在浆料纤维中使纸张达到一定的色相，又能使纸张具备一定的导电能力。本发明中采用的纳米纤维助剂能够有效增强纸浆纤维与导电碳黑之间的结合力，使导电碳黑均匀地分布在纸张纤维中，能够提高纸张的透气性，从而进一步提升纸张的导电性能，并且使纸张导电性能稳定、均匀、持久性强。本发明所用的分散剂，能够有效促进造纸纤维的良好分散和极佳的纸张成型效果，改善纸浆匀度和纸张的柔软度，并且具有热解性、随温度升高其粘度很快下降的特点，从而保证不影响干燥的纸中原有纤维的性能。本发明采用湿强剂为PAE-L造纸高性能湿强剂与聚酰胺环氧氯丙烷，按质量比1:3混合的混合物，作为湿强剂加入与纸浆纤维结合，能够增加纤维之间的拉力作用，能够增强纤维的层间强度，能够保证纸张在较低克重下能够有较强湿拉力，并且提升纸张的表面强度，在下游客户使用时不易断裂。采用干强剂，能够起高效分散剂的作用，即干强剂使浆中纤维分布更均匀，提供了更多的纤维间以及纤维与高分子间结合，从而提高了干强度。以上湿强剂和干强剂的加入保证了纸张的湿强度和干强度，使纸张可以具有较高的强度。本发明所生产的纸张在40-85g/㎡定量较低，加入湿强剂和干强剂能够保证纸张在较低定量的情况下也能有较高表面强度，下游客户使用不易断裂。漂白硫酸盐相思木浆属于漂白硫酸盐阔叶木浆，原料树种为小叶相思木。本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：传统的导电纸为了提高纸张的导电性能，会提高纸张叩解度来提高导电碳黑的留着率，而作为电池电极包覆纸要求透气性高这就需要降低纸浆叩解度，本发明就是使纸张在高导电性能的情况下还能提高纸张透气性，因此本发明不仅能够满足传统导电纸的使用还能作为电池电极包覆纸使用，从而拓宽了导电纸的使用范畴。本发明产品具有匀度高、遮盖性好、力学强度高、导电性能优良、化学稳定性好的优点。具体实施方式以下结合实施例对本发明做进一步描述。实施例1-3是本发明的具体实施例，其中实施例2为最佳实施例。特别说明纸张导电能力的测定根据纸张体积电阻率的测定：采用Agilent高精度表，测量时在两电极上施加2公斤以上的压力以减小接触电阻，提高测量的准确性，体积电路率是一个与材料基本尺寸无关的常数。由材料本身性质决定，反映了材料间导电性能的差异。其值越小，材料在相同尺寸条件下的导电性就越高。实施例1-3及对比例1-2的原材料及助剂见表1。表1实施例1-3及对比例1-2的原材料及助剂(按重量份计)原材料及助剂实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2漂白硫酸盐针叶木浆1020302020漂白硫酸盐相思木浆3045604545钛白粉510151010高岭土5---碳黑51015325纳米纤维助剂1015202010分散剂3510315湿强剂0.51.01.50.52.0干强剂1.01.52.01.02.5实施例1(1)把漂白针叶浆和漂白阔叶浆分别加入碎浆机，先碎漂白针叶浆，再碎漂白阔叶浆，在38℃充分碎解，叩解度分别控制到35°SR、42°SR，质量浓度达到4.5％后加入纳米纤维助剂充分搅拌均匀后泵入碎浆池内备用；(2)将矿物填料加水稀释至质量浓度为55％，加入碳黑充分搅拌，转速2500转/min，使矿物填料和碳黑分散均匀，最后泵入步骤(1)的碎浆池内与步骤(1)所得产物混合均匀，获得混合后的浆料；(3)将步骤(2)混合后的浆料经过纤维疏解后，通过磨浆将纤维切断、分丝帚化；将磨浆后的浆料打入加填池进行加填，依次按比例加填湿强剂、干强剂和分散剂，调节质量浓度至2.5％，pH值6.9，最后把浆料打入抄前池准备抄造；(4)将上述调制过的浆料再稀释、筛除杂物后，经均匀的交织，浆网速比1：1；然后适当降低压榨线压力为0.18Mpa进行脱水，烘干；再采用加湿器加湿至原纸含水量质量百分比6％，经压光、卷纸、裁切、包装即得产品。对实施例1制备得到的产品进行性能测试，所有测试均按照国家标准进行，试验后经过测量指标定量55g/m2，透气度：18S/100ML，干拉力22N/1.5cm，湿拉力7N/1.5cm，灰分4.5％，平滑度130S，电阻率15.281Ω·cm。实施例2(1)把漂白针叶浆和漂白阔叶浆分别加入碎浆机，先碎漂白针叶浆，再碎漂白阔叶浆，在45℃充分碎解，叩解度分别控制到32°SR、37°SR，质量浓度达到4.0％后加入纳米纤维助剂充分搅拌均匀后泵入碎浆池内备用；(2)将矿物填料加水稀释至质量浓度为55％，加入碳黑充分搅拌，转速2500转/min，使矿物填料和碳黑分散均匀，最后泵入步骤(1)的碎浆池内与步骤(1)所得产物混合均匀，获得混合后的浆料；(3)将步骤(2)混合后的浆料经过纤维疏解后，通过磨浆将纤维切断、分丝帚化；将磨浆后的浆料打入加填池进行加填，依次按比例加填湿强剂、干强剂和分散剂，调节质量浓度至2.5％，pH值7.1把浆料打入抄前池准备抄造；(4)将上述调制过的浆料再稀释、筛除杂物后，经均匀的交织，浆网速比1：1；然后适当降低压榨线压力为0.15Mpa进行脱水，烘干；再采用加湿器加湿至原纸含水量质量百分比6％，经压光、卷纸、裁切、包装即得产品。对实施例2制备得到的产品进行性能测试，所有测试均按照国家标准进行，试验后经过测量指标定量60g/m2，透气度：10S/100ML，干拉力23N/1.5cm，湿拉力6.9N/1.5cm，灰分3％，平滑度150S，电阻率63.563Ω·cm。实施例3(1)把漂白针叶浆和漂白阔叶浆分别加入碎浆机，先碎漂白针叶浆，再碎漂白阔叶浆，在35℃充分碎解，叩解度分别控制到32°SR、37°SR，质量浓度达到4.0％后加入纳米纤维助剂充分搅拌均匀后泵入碎浆池内备用；(2)将矿物填料加水稀释至质量浓度为55％，加入碳黑充分搅拌，转速2500转/min，使矿物填料和碳黑分散均匀，最后泵入步骤(1)的碎浆池内与步骤(1)所得产物混合均匀，获得混合后的浆料；(3)将步骤(2)混合后的浆料经过纤维疏解后，通过磨浆将纤维切断、分丝帚化；将磨浆后的浆料打入加填池进行加填，依次按比例加填湿强剂、干强剂和分散剂，调节质量浓度至2.5％，pH值7.1把浆料打入抄前池准备抄造；(4)将上述调制过的浆料再稀释、筛除杂物后，经均匀的交织，浆网速比1：1；然后适当降低压榨线压力为0.15Mpa进行脱水，烘干；再采用加湿器加湿至原纸含水量质量百分比6％，经压光、卷纸、裁切、包装即得产品。对实施例3制备得到的产品进行性能测试，所有测试均按照国家标准进行，试验后经过测量指标定量45g/m2，透气度：20S/100ML，干拉力23N/1.5cm，湿拉力7.5N/1.5cm，灰分6％，平滑度180S，电阻率45.189Ω·cm。结果说明：实施例1-3产品合格，其定量为45-85g/m2、透气度：10-25S/100ML、湿拉力4-9N、干拉力：20-35N、吸高：25-40mm/10min、灰分：3-12％、平滑度：80-180S、电阻率13-70Ω·cm，完全符合客户使用要求和相关标准。对比例1(1)把漂白针叶浆和漂白阔叶浆分别加入碎浆机，先碎漂白针叶浆，再碎漂白阔叶浆，在45℃充分碎解，叩解度分别控制到32°SR、37°SR，质量浓度达到4.0％后加入纳米纤维助剂充分搅拌均匀后泵入碎浆池内备用；(2)将矿物填料加水稀释至质量浓度为55％，加入碳黑充分搅拌，转速2500转/min，使矿物填料和碳黑分散均匀，最后泵入步骤(1)的碎浆池内与步骤(1)所得产物混合均匀，获得混合后的浆料；(3)将步骤(2)混合后的浆料经过纤维疏解后，通过磨浆将纤维切断、分丝帚化；将磨浆后的浆料打入加填池进行加填，依次按比例加填湿强剂、干强剂和分散剂，调节质量浓度至2.5％，pH值7.1把浆料打入抄前池准备抄造；(4)将上述调制过的浆料再稀释、筛除杂物后，经均匀的交织，浆网速比1：1；然后适当降低压榨线压力为0.15Mpa进行脱水，烘干；再采用加湿器加湿至原纸含水量质量百分比6％，经压光、卷纸、裁切、包装即得产品。对对比例1得到的产品进行性能测试，所有测试均按照国家标准进行，试验后经过测量指标定量46g/m2，透气度：22S/100ML，干拉力22N/1.5cm，湿拉力7.5N/1.5cm，灰分5.5％，平滑度160S，电阻率0.168Ω·cm。对比例1碳黑用量很少，纸张经过下游客户试验，导电性能达不到使用需求。对比例2(1)把漂白针叶浆和漂白阔叶浆分别加入碎浆机，先碎漂白针叶浆，再碎漂白阔叶浆，在45℃充分碎解，叩解度分别控制到35°SR、40°SR，质量浓度达到4.5％后加入纳米纤维助剂充分搅拌均匀后泵入碎浆池内备用；(2)将矿物填料加水稀释至质量浓度为55％，加入碳黑充分搅拌，转速2500转/min，使矿物填料和碳黑分散均匀，最后泵入步骤(1)的碎浆池内与步骤(1)所得产物混合均匀，获得混合后的浆料；(3)将步骤(2)混合后的浆料经过纤维疏解后，通过磨浆将纤维切断、分丝帚化；将磨浆后的浆料打入加填池进行加填，依次按比例加填湿强剂、干强剂和分散剂，调节质量浓度至2.8％，pH值7.1把浆料打入抄前池准备抄造；(4)将上述调制过的浆料再稀释、筛除杂物后，经均匀的交织，浆网速比1：1；然后适当降低压榨线压力为0.25Mpa进行脱水，烘干；再采用加湿器加湿至原纸含水量质量百分比6％，经压光、卷纸、裁切、包装即得产品。对对比例2得到的产品进行性能测试，所有测试均按照国家标准进行，试验后经过测量指标定量48g/m2，透气度：30S/100ML，干拉力26N/1.5cm，湿拉力8.0N/1.5cm，灰分4％，平滑度200S，电阻率58.457Ω·cm。对比例2的碳黑用量太多，经客户试验，纸张导电性能能够满足使用需求，但是纸张透气性明显降低，不能作为电池电极包覆纸使用，因此不能满足客户的使用需求，并且经济成本大幅提升。当前第1页1 2 3