专利名称：碳纤维电热丝改性处理方法
技术领域：
本发明涉及一种碳纤维电热丝加工技术，特别是涉及一种碳纤维电热丝改性处理方法。
背景技术：
碳纤维作为一种新型材料应用在电加热领域，其频谱95％分布在2.5μ～15μ近、中红外线范围内，红外转换率高达98％，具有高效、节能、无污染的特点。
碳纤维的断裂伸长较小，属于脆性材料。在加工过程中碳纤维表面易脆断产生毛刺，通电时会发生匝间短路现象。另外，碳纤维的电阻特性呈负温度特征，即碳纤维通电时电压升高或电流增大会使碳纤维的的温度上升，正常情况下电阻值会升高，而此时碳纤维的电阻值会变小，引起功率非线性飚升，以上存在的问题均是电热管的严重缺陷。
发明内容
本发明的目的是克服以上技术之不足，提供一种对碳纤维电热丝进行改性处理以便改变碳纤维导电加热使用性能，其拉伸强度、弯曲强度、抗摩擦性能增强的方法。
本发明是采用如下方式实现的首先将以石墨粉为主要成分的粉状混合物和粘合剂溶液均匀搅拌混合，构成碳纤维电热丝改性液；然后将加工后的碳纤维放入改性液中浸泡浸渍；经过滤后滤去多余液体后，烘干处理。
其中石墨粉为主要成分的粉状混合物包括石墨粉85％～100％、金属粉0～10％、稀土元素0～5％混合均匀，研磨至800目以上。
所述的石墨粉为鳞片石墨、微晶石墨，碳含量＞99.9％；纳米稀土元素为氯化镧、氯化铈、铬酸镧；金属粉为钼粉、钨粉等；粘合剂溶液为水溶性树脂如三聚氰胺甲醛树脂、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸等；或有机硅树脂如甲基苯基硅树脂等。
本发明所述的碳纤维电热丝可以是碳纤维长丝、碳纤维毡布。碳纤维长丝、碳纤维毡布可以在成型前改性处理或成型后改性处理。
所述碳纤维电热丝改性液的成分中，粉状混合物与粘合剂溶液的重量比为(35％～40％)∶(60％～65％)。
所述工艺步骤中，碳纤维放入改性液中浸泡浸渍时间为1～10分钟，烘干温度为100℃～200℃。
经改性处理的碳纤维长丝在绕丝机上绕制成螺旋弹簧状，环绕螺旋弹簧状碳纤维长丝周边设置一个或一个以上的加热装置，加热温度在450℃～600℃，使螺旋弹簧状碳纤维长丝定型。构成改性螺旋弹簧状碳纤维电热丝。
采用上述方法经改性处理后的改性碳纤维电热丝，碳纤维界面结合力明显提高，表面无明显毛刺，拉伸强度、弯曲强度、抗摩擦性能增强。由于石墨粉和纳米稀土元素的渗透亲合力，碳纤维电阻负温度特性得到改善，碳纤维电热元件工作6000小时后，功率增大变化率≤5％。碳纤维在同等色温状态下电流过载能力提高30％。
具体实施例方式
实施例1首先将100％的鳞片石墨研磨至800目以上，与聚丙烯酸混合均匀，其比例为鳞片石墨粉40％，聚丙烯酸60％构成改性液；将加工后的碳纤维放入改性液中浸泡1～10分钟左右；过滤后以100℃～200℃烘干。
实施例2首先将95％的鳞片石墨、钼粉3.5％、铬酸镧1.5％混合研磨至800目以上，再与聚丙烯酸混合均匀，其比例为粉状混合物35％，聚丙烯酸65％构成改性液；将加工后的碳纤维放入改性液中浸泡1～10分钟左右；过滤后以100℃～200℃烘干。
在上述浸泡工序及烘干后，还可以将经改性处理的碳纤维长丝在绕丝机上绕制成螺旋弹簧状，环绕螺旋弹簧状碳纤维长丝周边设置一个或一个以上的加热装置，加热温度在450℃～600℃，使螺旋弹簧状碳纤维长丝定型，构成改性螺旋弹簧状碳纤维丝。
在上述实施例中，石墨粉可以采用鳞片石墨、微晶石墨，碳含量＞99.9％；纳米稀土元素为氯化镧、氯化铈、铬酸镧；金属粉为钼粉、钨粉等；粘合剂溶液为水溶性树脂如三聚氰胺甲醛树脂、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸等；或有机硅树脂如甲基苯基硅树脂等。
本发明所述的碳纤维电热丝可以是碳纤维长丝、碳纤维毡布；碳纤维长丝、碳纤维毡布可以在成型前改性处理或成型后改性处理。
权利要求
1.一种碳纤维电热丝改性处理方法，其特征在于，它是首先将以石墨粉为主要成分的粉状混合物和粘合剂溶液均匀搅拌混合，构成碳纤维电热丝改性液；然后将加工后的碳纤维放入改性液中浸泡浸渍；经过滤滤去多余液体后，烘干处理。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维电热丝改性处理方法，其特征在于，所述以石墨粉为主要成分的粉状混合物中包括石墨粉85％～100％、金属粉0～10％、稀土元素0～5％，混合均匀后研磨至800目以上。
3.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维电热丝改性处理方法，其特征在于，所述粘合剂溶液为水溶性树脂三聚氰胺甲醛树脂、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸；或为有机硅树脂甲基苯基硅树脂。
4.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维电热丝改性处理方法，其特征在于所述碳纤维电热丝改性液的成分中，粉状混合物与粘合剂溶液的重量比为(35％～40％)∶(60％～65％)。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种碳纤维电热丝改性处理方法，其特征在于，本发明所述的石墨粉为鳞片石墨、微晶石墨，碳含量＞99.9％。纳米稀土元素为氯化镧、氯化铈、铬酸镧；金属粉为钼粉、钨粉；粘合剂溶液为水溶性树脂或有机硅树脂。
6.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维电热丝改性处理方法，其特征在于，本发明所述的碳纤维电热丝为碳纤维长丝、碳纤维毡布；碳纤维长丝、碳纤维毡布为在成型前改性处理或成型后改性处理。
7.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维电热丝改性处理方法，其特征在于，所述工艺步骤中，碳纤维放入改性液中浸泡浸渍时间为1～10分钟，烘干温度为100℃～200℃。
8.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维电热丝改性处理方法，其特征在于，在所述浸泡浸渍及烘干工序后的经改性处理的碳纤维长丝绕制成螺旋弹簧状，并经加热，加热温度在450℃～600℃，使螺旋弹簧状碳纤维长丝定型构成改性螺旋弹簧状碳纤维电热丝。
全文摘要
本发明公开了一种碳纤维电热丝改性处理方法，其特征在于，首先将以石墨粉为主要成分的粉状混合物和粘合剂溶液均匀搅拌混合，构成碳纤维电热丝改性液；然后将加工后的碳纤维放入改性液中浸泡浸渍；经过滤后滤去多余液体后，烘干处理。其中石墨粉为主要成分的粉状混合物包括石墨粉85％～100％、金属粉0～10％、稀土元素0～5％混合均匀，研磨至800目以上。所述碳纤维电热丝改性液的成分中，粉状混合物与粘合剂溶液的重量比为(35％～40％)∶(60％～65％)。采用上述方法处理的改性碳纤维电热丝，碳纤维界面结合力明显提高，表面无明显毛刺，拉伸强度、弯曲强度、抗摩擦性能增强。
文档编号H05B3/14GK1832637SQ20061003497
公开日2006年9月13日 申请日期2006年4月14日 优先权日2006年4月14日
发明者李家俊 申请人:李家俊