一种高导电石墨烯碳纤维导电纸及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种导电发热材料的制造技术，具体地说是一种高导电石墨締碳纤维 导电纸及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，碳纤维发热材料采用造纸工艺法制造。造纸工艺法，把纸浆和短切碳纤维混 合打浆抄纸法生产导热纸。优点是导电纸碳纤维分布均匀，纸张厚度均匀。缺点是导电纸强 度低，不透气，抗水性极低，被寝水后强度减弱70%，导电性能降低60%，电阻率增大60% W上，导致功率大幅度下降。导电纸中的碳纤维之间接触导电率有限，无法改善导电纸的导 电率和热转换效率，W及产品的使用寿命。
[0003] 碳纤维是目前世界上优秀的半导体发热材料，是航天军用高科技走向民用的产 品，它W电为能源产生远红外福射电磁波热源，是一种新型的电采暖发热材料，是采暖领域 的革命。石墨締是新一代的导电材料，是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，常溫下具有 非同寻常的导电性能，超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的出现对现代电子科技 领域引发一轮革命。涂绝短纤维是由聚醋再纺成丝束切后得到的短纤维，涂绝纤维绝缘性 好强度高弹性好，吸水不变性能的特性，涂绝纤维的强度比棉花高近1倍，比羊毛高3倍，比 木浆纤维高5倍，因此涂绝织物结实耐用，可在70~170C使用，是合成纤维中耐热性和一 种热稳定性最好的同时具有强度高、耐磨、耐酸碱、耐高溫、耐水、电绝缘性好及不怕吸潮等 特点的纤维，将碳纤维、石墨締W及涂绝短纤维结合在一起，其具有众多的优点。
【发明内容】
[0004] 本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种高导电石墨締碳纤维导电纸 及其制备方法。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006] 一种高导电石墨締碳纤维导电纸，包括短切碳纤维、涂绝超短纤维、石墨締粉、木 浆纤维。
[0007] 作为优选，本发明包括W下重量组分组成：涂绝超短纤维50%~60%，石墨締粉 1 %~3%，木浆纤维25%~35%，短切碳纤维5%~15%。
[0008] 作为优选，本发明所述短切碳纤维的长度为3mm~6mm。
[0009] 作为优选，本发明所述石墨締粉为多层石墨締纳米粉。
[0010] 作为优选，本发明所述涂绝超短纤维的长度为3mm~6mm，粗细为0. 8~1. 6坦。
[0011] 作为优选，本发明所述木浆纤维为化纤本色木浆。
[0012] 本发明还提供了一种高导电石墨締碳纤维导电纸的制备方法，包括W下步骤：
[0013]1)首先按重量比称取涂绝超短纤维50 %~60 %，石墨締粉1 %~3 %，木浆纤维 25%~35%，短切碳纤维5%~15% ;
[0014] 2)对短切碳纤维表面进行石墨締粉液体渗透化处理；
[0015] 3)将涂绝超短纤维投入浆池里，进行疏解分散；
[0016] 4)将木浆纤维投入碎浆机里进行开浆处理；
[0017] 5)将步骤4)中开浆后的木浆纤维送入打浆机里打浆；
[0018] 6)将步骤5)中打浆后的浆料送入疏解机进行疏解处理，再投放到步骤3)涂绝超 短纤维浆池里混合；
[0019] 7)将步骤1)中表面石墨締粉渗透化处理的短切碳纤维投放到步骤6)混合浆池里 进行揽拌混合处理；
[0020] 8)将步骤7)中充分混合后的混合浆料送入抄前池进行调节浆浓度和进一步混合 处理；
[0021] 9)将步骤8)中充分混合的浆料送入抄纸机进行抄纸制造出一种高导电石墨締碳 纤维导电纸。
[0022] 本发明高导电石墨締碳纤维导电纸及其制备方法与现有技术相比，所产生的有益 效果是：
[0023] (1)本发明保留了原有造纸工艺木浆导电纸的优点即厚度均匀、碳纤维分布均匀、 发热溫度均匀。
[0024] 似本发明弥补了木浆导电纸强度低、抗水性低、不透气、潮湿功率衰减无法回复 的缺点，满足了电热产品自动化生产工艺。
[00对 做本发明克服了关键问题，极大的改善了碳纤维之间接触电导率，提高了导电纸 的电导率和热效率，极大的提高了发热产品的使用寿命。
[00%] (4)本发明是电热发热材料核屯、技术当中一次飞跃升级和变革性的创新突破。
【具体实施方式】
[0027]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合具体实施例对本 发明进行进一步详细说明。
[0028] 一种高导电石墨締碳纤维导电纸，包括涂绝超短纤维50 %~60%，石墨締粉 1 %~3%，木浆纤维25%~35%，短切碳纤维5%~15%。
[0029] 所述短切碳纤维的长度为3mm~6mm。所述石墨締粉为多层石墨締纳米粉。所述 涂绝超短纤维的长度为3mm~6mm，粗细为0. 8~1. 6坦。所述木浆纤维为化纤本色木浆。
[0030] 上述一种高导电石墨締碳纤维导电纸的制备方法，包括W下步骤：
[0031] 1)首先按重量比称取涂绝超短纤维50%~60%，石墨締粉1 %~3%，木浆纤维 25%~35%，短切碳纤维5%~15%;
[0032] 2)对短切碳纤维表面进行石墨締粉液体渗透化处理。具体方法：准备10公斤蒸 馈水倒入200克助染剂充分揽拌，再倒入多层石墨締纳米粉1公斤进行揽拌，然后倒入大型 高压蒸汽锅里，再把20公斤短切碳纤维投入高压蒸汽锅里进行40分钟的蒸煮，最后拱出取 净液体后得到石墨締碳纤维。
[0033] 3)将定量的涂绝超短纤维投入浆池里进行开松分散处理。
[0034] 4)将化纤本色木浆投入碎浆机里进行开浆处理。
[0035] 5)将步骤4)中开浆后的浆料送入打浆机里进行打浆。
[0036] 6)将步骤5)中打浆后的浆料进一步疏解机疏解处理后投放到步骤3)涂绝超短纤 维浆池里。
[0037] 7)将步骤1)中表面石墨締渗透化处理的短切碳纤维投放到步骤6)涂绝超短纤维 和化纤本色木浆混合浆池里进行混合。
[0038] 8)将步骤7)中的混合浆料送入抄前池调节浆浓度和进一步揽拌混合处理。
[0039] 9)将步骤8)中充分混合的浆料送入抄纸机进行抄纸制造出一种高导电石墨締碳 纤维导电纸。 W40] 3、试验表征数据
[0041] 将本发明的一种高导电石墨締碳纤维导电纸与现有技术的导电木浆纸在水中浸 泡10秒钟后，进行比较，实验数据如表1。
[0042] (1)纸张性能数据如下：
[0044] 如表1所示，本发明石墨締碳纤维导电纸在纸张紧度、抗张强度、湿强度、表面吸 收性都显示出了良好的效果。其中，纸张紧度达到了 3.7g/cm3,抗张强度达到18kn/m，湿强 度增加至17kn/m，表面吸收性大大降低，仅为16g/V，性能显著增加。
[0045] (2)性能强度试验，测试方法采用GB/T451. 2,GB/T451. 3,由于碳纤维电热板生产 过程中被环氧树脂胶水浸透，所W用水来代替测试实际应用中的性能强度。
[0046] 纯木浆纸和添加50%涂绝超短纤维后的涂绝纤维导电纸的强度比较；
[0047]a.提高纸张撕裂强度
W例如上表a所示，在添加50%涂绝超短纤维后的涂绝纤维导电纸，无论是纵向撕裂 强度MPa还是横向撕裂强度MPa均比天然木浆纸提高了 2~3倍，体现出了卓越的性能。
[0050] b.透气度
[0051]
[0052] 如上表b所示，在添加50%涂绝超短纤维后的涂绝纤维导电纸透气度比天然纸浆 提高了 2. 5倍，透气度增加，透胶性也增加。
[0053] C.电导率
[0054]
阳化引d.热效率
[0056]
[0057] 如上表C和d所示，石墨締碳纤维电导率提高了 10倍，热效率提高了 18%。由上 述比较得知，石墨締碳纤维导电纸强度比普通碳纤维导电纸高、弹性好、抗水性好，在水和 胶水中拥有不变性能和强度的特点，克服了木浆导电纸接触胶水易被裂损坏电热产品的缺 点，改变了难W改变的碳纤维之间接触电导率和导电稳定性，解决了碳纤维之间接触面老 化W及通电杨通性，解决了碳纤维导电纸功率衰减问题，提高了导电纸的电导率和热效率， 延长了使用寿命，达到了节能目的，把电热产品创新升级了一代。
[0058] 尽管上面对本发明的优选实例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实 施方式，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在 本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可W做出很多 形式，运些均属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种高导电石墨烯碳纤维导电纸，其特征在于：包括短切碳纤维、涤纶超短纤维、石 墨烯粉、木浆纤维。2. 根据权利要求1所述的一种高导电石墨烯碳纤维导电纸，其特征在于：包括以下重 量组分组成：涤纶超短纤维50 %~60 %，石墨烯粉1 %~3 %，木浆纤维25 %~35 %，短切 碳纤维5%~15%。3. 根据权利要求1或2所述的一种高导电石墨烯碳纤维导电纸，其特征在于：所述短 切碳纤维的长度为3mm~6mm〇4. 根据权利要求1或2所述的一种高导电石墨烯碳纤维导电纸，其特征在于：所述石 墨烯粉为多层石墨烯纳米粉。5. 根据权利要求1至4所述的一种高导电石墨烯碳纤维导电纸，其特征在于：所述涤 给超短纤维的长度为3mm~6mm，粗细为0· 8~1. 6坦。6. 根据权利要求1至5所述的一种高导电石墨烯碳纤维导电纸，其特征在于：所述木 浆纤维为化纤本色木浆。7. 根据权利要求1至6所述的一种高导电石墨烯碳纤维导电纸的制备方法，其特征在 于：包括以下步骤： 1) 首先按重量比称取涤纶超短纤维5 0 %~6 0 %，石墨烯粉1 %~3 %，木浆纤维 25%~35%，短切碳纤维5%~15% ; 2) 对短切碳纤维表面进行石墨烯粉液体渗透化处理； 3) 将涤纶超短纤维投入浆池里，进行疏解分散； 4) 将木浆纤维投入碎浆机里进行开浆处理； 5) 将步骤4)中开浆后的木浆纤维送入打浆机里打浆； 6) 将步骤5)中打浆后的浆料送入疏解机进行疏解处理，再投放到步骤3)涤纶超短纤 维浆池里混合； 7) 将步骤1)中表面石墨烯粉渗透化处理的短切碳纤维投放到步骤6)混合浆池里进行 搅拌混合处理； 8) 将步骤7)中充分混合后的混合浆料送入抄前池进行调节浆浓度和进一步混合处 理； 9) 将步骤8)中充分混合的浆料送入抄纸机进行抄纸制造。
【专利摘要】本发明涉及一种导电发热材料的制造技术，具体地说是一种高导电石墨烯碳纤维导电纸及其制备方法。本发明包括短切碳纤维、涤纶超短纤维、石墨烯粉、木浆纤维，将上述材料经过渗透化处理、疏解分散、开浆处理、混合以及抄纸制造得到高导电石墨烯碳纤维导电纸。本发明纤维分布均匀、厚度均匀、强度高、抗水、透气性好、高导电、高转换热效率，极大的提高了产品的热效率和使用寿命，是电热发热材料技术当中一次飞跃升级和变革性的创新突破。
【IPC分类】D21H15/12, D21H27/00, D21H13/24, D21H13/50, D21H17/00, D21H21/16, D21H21/14
【公开号】CN105369686
【申请号】CN201510646949
【发明人】金银, 金俊一
【申请人】金银
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年9月25日