炭纤维纸、由该炭纤维原纸制成的柔性可卷曲的炭纸及其制备方法和系统与流程

本发明涉及高性能炭纸的制备技术领域，尤其涉及一种满足不同流体扩散要求的燃料电池用炭纸及其制备方法。

背景技术：

质子交换膜燃料电池具有能量转换效率高、无污染、启动快、电池寿命长、比功率、比能量高等优点，在能源和节能技术领域具有广泛的应用。炭纸是料电池核心部件气体扩散层的基体部分，担负起支撑催化剂、透气和排水、集流体的作用，因此其质量直接涉及到燃料电池的性能。目前国际上炭纸产品主要是片状炭纤维纸，仅有日本东丽公司推出一款炭纤维纸卷材。相对于炭纤维纸卷材，片状炭纤维纸因薄且脆而不利于后续微孔扩散层的连续化生产。目前制备炭纸的方法通常采用湿法抄纸工艺结合液态热固性树脂浸渍-炭化工艺制备，这种制备方法和制造出的产品存在制备周期长、耗能大、环境污染等问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本发明申请人提供了一种柔性可卷曲的炭纸及其制备方法。本发明比常规炭纤维纸制备技术更环保、工艺更简化、成本更低，有利于后续微孔扩散层连续化生产。

本申请的一些实施例提供了一种柔性可卷曲的炭纸，所述炭纸的厚度为0.15～0.25mm，体积密度为0.2～0.45g/cm³，孔隙率为70～90％；柔性强度为20～60mpa，弯曲程度为60～180°；面电阻率≤100mω·cm；热导率≥0.8w/(m·k)。

本申请的另一些实施例提供了一种柔性可卷曲的炭纸的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)炭纤维配型；

(2)采用非织造工艺制备炭纤维无纺纸页；

(3)多层炭纤维无纺纸页表面覆膜形成炭纤维纸；

(4)连续热处理，最终制得所述柔性可卷曲炭纸。

在一些实施例中，其中，步骤(1)中所述炭纤维配型方法为：将炭纤维短切成长度为25～100mm的长纤维和1～20mm的短纤维，控制长纤维和短纤维的质量比为3:1～1:3。

其中，步骤(2)中所述炭纤维无纺纸页的制备方法包括如下步骤：

①利用双辊纤维开松机分别对长纤维和短纤维炭纤维进行开松，利用空气为分散介质，采用高速回转的辊筒，将纤维原料分散为单根纤维状态；

②将上述两种纤维通过气流输纤机同时带入混纤机，通过气流对长纤维和短纤维进行混合，随后引入气流梳理机中对炭纤维进一步梳理，通过成网工艺，形成炭纤维无纺纸页。

步骤(2)①中所述长纤维开松用辊筒的转速为4000～7500转/分钟；所述短纤维开松用辊筒的转速为2000～3000转/分钟；

步骤(2)②所述气流传输纤机与气流梳理机采用压缩空气为介质，长纤维气流传输纤机气体流速为25～45m/s，短纤维气流传输纤机气体流速为5～20m/s，气流梳理机气体流速为15～35m/s；

步骤(2)②所述炭纤维无纺纸页的面密度为10～30g/m2；

步骤(3)中所述表面覆膜的过程为：将一层热塑性树脂膜(a)、一层炭纤维无纺纸页(b)叠层后，采用自动覆膜机在100～220℃热压形成炭纤维纸；

所述热塑性树脂膜为：热塑性酚醛树脂膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜中的一种或多种；所述树脂膜的厚度为0.01～0.1mm；

所述叠层为：总层数为3～15层；叠层方法可以采用一层热塑性树脂膜(a)、一层炭纤维无纺纸页(b)、一层热塑性树脂膜(a)循环叠层(aba、ababa、abababa、ababababa、abababababa)，也可以采用一层热塑性树脂膜、一层炭纤维无纺纸页、两层热塑性树脂膜、一层炭纤维无纺纸页、一层热塑性树脂膜叠层形式(abaaba、abaabaaba、abaabaabaaba等)。

所述炭纤维纸的厚度为0.15～0.45mm，密度为20～200g/cm2。(炭纤维纸的厚度以及密度)

步骤(4)中所述连续热处理的过程为：在氮气保护气氛下，温度为600～1100℃时进行炭化处理30～180分钟，随后在氩气保护气氛下，1400～1800℃进行高温处理30～180分钟。

本申请的另一些实施例提供了用于制作柔性可卷曲的炭纸的炭纤维纸，其包括至少一层炭纤维无纺纸页和覆膜于所述炭纤维无纺纸页的至少一侧的热塑性树脂膜。

本申请的另一些实施例提供了炭纤维纸的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：步骤(1)炭纤维配型；步骤(2)采用非织造工艺制备炭纤维无纺纸页；步骤(3)将多层所述炭纤维无纺纸页表面覆膜形成炭纤维纸；

本申请的另一些实施例提供了炭纤维纸加工系统，其包括短纤维切割装置用于将炭纤维切割至期望的较短的第一长度；长纤维切割装置用于将炭纤维切割至长于第一长度的第二长度；针对短纤维的双辊纤维开松机以及针对长纤维的双辊纤维开松机，分别用于将切割完毕的短纤维和长纤维开松；针对短纤维的气流输纤机，和针对长纤维的气流输纤机，分别用于将短纤维和长纤维输送至混纤机中，长纤维和短纤维在混纤机内混合；气流梳理机，对混纤机输出的混合纤维进行梳理；成网装置，对进行气流梳理机的纤维进行成网处理形成炭纤维无纺纸页；覆膜机，将形成的炭纤维无纺纸页覆膜形成炭纤维纸。

本申请的又一些实施例提供了一种炭纸加工系统，其包括短纤维切割装置用于将炭纤维切割至期望的较短的第一长度；长纤维切割装置用于将炭纤维切割至长于第一长度的第二长度；针对短纤维的双辊纤维开松机以及针对长纤维的双辊纤维开松机，分别用于将切割完毕的短纤维和长纤维开松；针对短纤维的气流输纤机，和针对长纤维的气流输纤机，分别用于将短纤维和长纤维输送至混纤机中，长纤维和短纤维在混纤机内混合；气流梳理机，对混纤机输出的混合纤维进行梳理；成网装置，对进行气流梳理机的纤维进行成网处理形成炭纤维无纺纸页；覆膜机，将形成的炭纤维无纺纸页覆膜形成炭纤维纸；炭化处理装置，用于对所述炭纤维纸进行炭化处理，以及高温处理装置，用于对经过炭化处理的炭纤维纸进行石墨化处理。

本发明有益的技术效果在于：

(1)相对于传统的炭纸的制造方法和系统，采用非织造技术对不同长度炭纤维进行均匀混合，有利于炭纸性能调控。

(2)采用非织造技术和覆膜工艺制备的炭纸内部炭纤维和孔隙分布均匀，从而使得获得的炭纸性能均一。

(3)相对于液态热固性树脂粘度高、易粘附在其他物件上、影响炭纸品质，采用热塑性树脂膜生产环境干净环保，树脂均匀分布在炭纸内部，有利于炭纸质量稳定。

(4)相对于传统液态树脂浸渍工艺，采用覆膜工艺，减少了树脂液态阶段炭纸因强度低而受到的损伤。

(5)采用连续热处理工艺，实现了炭纸连续化生产。

(6)本发明制备的燃料电池用炭纸具有优良的电学性能、导热性能，同时还具柔性、可卷曲等一系列优点，有利于后续操作。

附图说明

图1为依据本申请的实施例的柔性可卷曲的炭纸及其制备系统的结构原理图；

图2为依据本申请的实施例的柔性可卷曲的炭纸及其制备方法的流程图；

图3a～3g为依据本申请的实施例的柔性可卷曲的炭纤维纸的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行具体描述。

本发明的实施例可以采用如图1所示的连续加工系统制造，或者借助与图1的系统中的各个部分具有相同或相似的功能的设备分阶段、分步骤的制造以得到本发明的中的炭纤维纸和炭纸。

依照本申请的实施例的连续加工系统100，包括短纤维切割装置10用于将炭纤维切割至期望的较短的第一长度，长纤维切割装置20用于将炭纤维切割至期望的较第一长度长的第二长度，针对短纤维的双辊纤维开松机31，针对长纤维的双辊纤维开松机32，分别用于将切割完毕的短纤维和长纤维开松。气流输纤机41，42分别用于将短纤维和长纤维输送至混纤机50中，长纤维和短纤维在混纤机50内混合，并继而通过气流梳理机60进行梳理，再送入成网装置70进行成网处理形成炭纤维无纺纸页，形成的炭纤维无纺纸页被送入覆膜机80覆膜形成炭纤维纸，再送入炭化处理装置91以及高温处理装置92分别进行炭化和石墨化处理。所述无纺纸页以及炭纤维纸的传送可通过传送带实现。

下面结合图2说明本申请中的炭纤维纸以及炭纸的加工方法的步骤：

首先为炭纤维配型，步骤s101，其包括将炭纤维短切成长度为25～100mm的长纤维和01～20mm的短纤维，控制长纤维和短纤维的质量比为3:1～1:3。

无纺纸页制备方法包括如下步骤：

步骤s102，利用双辊纤维开松机分别对长纤维和短纤维炭纤维进行开松，利用空气为分散介质，采用高速回转的辊筒，将纤维原料分散为单根纤维状态；

步骤s103，将上述两种纤维通过气流输纤机同时带入混纤机，通过气流对长纤维和短纤维进行混合；

步骤s104，随后引入气流梳理机中对炭纤维进一步梳理；

步骤s105，通过成网工艺，形成炭纤维无纺纸页。在这里的成网工艺及设备可以是如2019年8月16日公开的第cn110129992a号名称为“一种燃料电池用碳纤维纸及其制备方法”中国发明申请中公开的工艺和设备完成。

其中步骤102中所述长纤维开松用辊筒的转速为4000～7500转/分钟；所述短纤维开松用辊筒的转速为2000～3000转/分钟.

步骤s103和s104中所述气流输纤机与气流梳理机采用压缩空气为介质，长纤维气流传输纤机气体流速为25～45m/s，短纤维气流传输纤机气体流速为5～20m/s，气流梳理机气体流速为15～35m/s。

步骤s104完成后，得到的所述炭纤维无纺纸页的面密度为5～40g/m2。

此后使得炭纤维无纺纸页经历表面覆膜，步骤s106，其过程为：将至少一层热塑性树脂膜(a)、至少一层炭纤维无纺纸页(b)叠层后，采用自动覆膜机在100～220℃热压形成炭纤维原纸。

所述热塑性树脂膜为：热塑性酚醛树脂膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜中的一种或多种；所述树脂膜的厚度为0.01～0.1mm。

所述叠层为：总层数为3～15层；叠层方法可以采用一层热塑性树脂膜(a)、一层炭纤维无纺纸页(b)、一层热塑性树脂膜(a)循环叠层(aba、ababa、abababa、ababababa、abababababa)，也可以采用一层热塑性树脂膜、一层炭纤维无纺纸页、两层热塑性树脂膜、一层炭纤维无纺纸页、一层热塑性树脂膜叠层形式(abaaba、abaabaaba、abaabaabaaba等)。

经过压膜得到的所述炭纤维纸的厚度为0.15～0.45mm，密度为20～200g/cm²。

最后，使得所述炭纤维纸经历连续热处理，步骤s107，所述连续热处理的过程为：在氮气保护气氛下，温度为600～1100℃时进行炭化处理30～180分钟的炭化处理，随后在氩气保护气氛下，1400～1800℃进行高温处理30～180分钟的石墨化处理。

下面将通过描述本申请的具体实施例来进一步阐释本申请的特点和优势。

实施例1：

一种柔性可卷曲的炭纸的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将炭纤维短切成长度为约25mm的长纤维和约5mm的短纤维，控制长纤维和短纤维的质量比为3:1。

(2)采用双辊纤维开松机对炭纤维进行开松，利用空气为分散介质，采用转速为4000转/分钟的高速回转辊筒，将长纤维原料分散为单根纤维状态；同时采用转速为2000转/分钟的高速回转辊筒，将短纤维原料分散为单根纤维状态。将上述两种纤维通过气流输纤机同时带入混纤机，长纤维气流传输纤机气体流速为25m/s，短纤维气流传输纤机气体流速为8m/s，通过气流对冲对长纤维和短纤维进行混合，随后将混合纤维引入气体流速为16m/s气流梳理机中，对炭纤维进一步梳理，通过成网工艺，形成面密度为约30g/m²的炭纤维无纺纸页。

(3)将一层厚度为0.1mm热塑性酚醛树脂膜a、一层炭纤维无纺纸页b、一层厚度为0.1mm热塑性酚醛树脂膜a叠层后，采用自动覆膜机在200℃热压形成炭纤维纸；该碳纤维纸厚度为0.15mm，面密度33g/m²，如图3a所示。

(4)在氮气保护气氛下，温度为1000℃时进行预处理45分钟，随后在氩气保护气氛下，1800℃进行热处理30分钟；(需要充分公开，请考虑是否需要补充热处理时间。)

所制成炭纸的性能：厚度为0.15mm，体积密度为0.22g/cm³，孔隙率为87.8％；柔性强度为20mpa，弯曲程度为65.5°；面电阻率95mω·cm；热导率1.0w/(m·k)

实施例2：

一种柔性可卷曲的炭纸的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将炭纤维短切成长度为100mm的长纤维和20mm的短纤维，控制长纤维和短纤维的质量比为1:3。

(2)采用双辊纤维开松机对炭纤维进行开松，利用空气为分散介质，采用转速为7500转/分钟的高速回转辊筒，将长纤维原料分散为单根纤维状态；同时采用转速为3000转/分钟的高速回转辊筒，将短纤维原料分散为单根纤维状态。将上述两种纤维通过气流输纤机同时带入混纤机，长纤维气流输纤机气体流速为45m/s，短纤维气流输纤机气体流速为20m/s，通过气流对冲对长纤维和短纤维进行混合，随后将混合纤维引入气体流速为32m/s气流梳理机中，对炭纤维进一步梳理，通过成网工艺，形成面密度为15g/m²的炭纤维无纺纸页。

(3)将一层厚度为0.02mm聚丙烯树脂膜a、一层炭纤维无纺纸页b、一层厚度为0.02mm聚丙烯树脂膜a循环叠层，形成abaabaabaaba叠层，采用自动覆膜机在175℃热压形成炭纤维纸；该碳纤维纸厚度为0.20mm，面密度88g/m²，如图3b所示。

(4)在氮气保护气氛下，温度为600℃时进行预处理180分钟，随后在氩气保护气氛下，1500℃进行热处理30分钟；

所制成炭纸的性能：厚度为0.20mm，体积密度在0.38g/cm3，孔隙率80.6％；柔性强度为42mpa，弯曲程度为103.4°；面电阻率80mω·cm；热导率1.4w/(m·k)

实施例3：

一种柔性可卷曲的炭纸的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将炭纤维短切成长度为50mm的长纤维和10mm的短纤维，控制长纤维和短纤维的质量比为1:1。

(2)采用双辊纤维开松机对炭纤维进行开松，利用空气为分散介质，采用转速为5200转/分钟的高速回转辊筒，将长纤维原料分散为单根纤维状态；同时采用转速为2400转/分钟的高速回转辊筒，将短纤维原料分散为单根纤维状态。将上述两种纤维通过气流输纤机同时带入混纤机，长纤维气流传输纤机气体流速为32m/s，短纤维气流传输纤机气体流速为15m/s，通过气流对冲对长纤维和短纤维进行混合，随后将混合纤维引入气体流速为20m/s气流梳理机中，对炭纤维进一步梳理，通过成网工艺，形成面密度为20g/m²的炭纤维无纺纸页。

(3)将一层厚度为0.06mm聚乙烯树脂膜a、一层炭纤维无纺纸页b叠层，形成abababa，采用自动覆膜机在120℃热压形成炭纤维纸；该碳纤维纸厚度为0.25mm，面密度70g/m²，如图3c所示。

(4)在氮气保护气氛下，温度为700℃时进行预处理150分钟，随后在氩气保护气氛下，1600℃进行热处理45分钟；

所制成炭纸的性能：厚度为0.25mm，体积密度为0.25g/cm3，孔隙率为86.1％；柔性强度为53mpa，弯曲程度为148°；面电阻率82mω·cm；热导率≥1.32w/(m·k)

实施例4：

一种柔性可卷曲的炭纸的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将炭纤维短切成长度为60mm的长纤维和15mm的短纤维，控制长纤维和短纤维的质量比为2:1。

(2)采用双辊纤维开松机对炭纤维进行开松，利用空气为分散介质，采用转速为4800转/分钟的高速回转辊筒，将长纤维原料分散为单根纤维状态；同时采用转速为2600转/分钟的高速回转辊筒，将短纤维原料分散为单根纤维状态。将上述两种纤维通过气流输纤机同时带入混纤机，长纤维气流传输纤机气体流速为32m/s，短纤维气流传输纤机气体流速为15m/s，通过气流对冲对长纤维和短纤维进行混合，随后将混合纤维引入气体流速为25m/s气流梳理机中，对炭纤维进一步梳理，通过成网工艺，形成面密度为10g/m2的炭纤维无纺纸页。

(3)将一层厚度为0.05mm酚醛树脂膜a、一层炭纤维无纺纸页b、一层厚度为0.01mm聚乙烯树脂膜c叠层，形成abcbcbcbcbcbcba形式，采用自动覆膜机在220℃热压形成炭纤维纸；该碳纤维纸厚度为0.25mm，面密度90g/m²，如图3d所示。

(4)在氮气保护气氛下，温度为850℃时进行预处理，随后在氩气保护气氛下，1550℃进行热处理；

所制成炭纸的性能：厚度为0.25mm，体积密度在0.31g/cm3，孔隙率82.7％；柔性强度为58.8mpa，弯曲程度为180°；面电阻率92mω·cm；热导率1.22w/(m·k)。

实施例5：

一种柔性可卷曲的炭纸的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将炭纤维短切成长度为80mm的长纤维和18mm的短纤维，控制长纤维和短纤维的质量比为1:2。

(2)采用双辊纤维开松机对炭纤维进行开松，利用空气为分散介质，采用转速为6800转/分钟的高速回转辊筒，将长纤维原料分散为单根纤维状态；同时采用转速为2800转/分钟的高速回转辊筒，将短纤维原料分散为单根纤维状态。将上述两种纤维通过气流输纤机同时带入混纤机，长纤维气流传输纤机气体流速为40m/s，短纤维气流传输纤机气体流速为18m/s，通过气流对冲对长纤维和短纤维进行混合，随后将混合纤维引入气体流速为32m/s气流梳理机中，对炭纤维进一步梳理，通过成网工艺，形成面密度为20g/m2的炭纤维无纺纸页。

(3)将一层厚度为0.03mm热塑性酚醛树脂膜a、一层炭纤维无纺纸页b、一层厚度为0.075mm聚丙烯膜c叠层，形成abcbcbcbca叠层，采用自动覆膜机在200℃热压形成炭纤维纸；该碳纤维纸厚度为0.18mm，面密度102g/m²，如图3e所示。

(4)在氮气保护气氛下，温度为850℃时进行预处理100分钟，随后在氩气保护气氛下，1650℃进行热处理45分钟；

所制成炭纸的性能：厚度为0.18mm，体积密度在0.45g/cm3，孔隙率72％；柔性强度为43.2mpa，弯曲程度为163°；面电阻率83mω·cm；热导率1.3w/(m·k)。

实施例6：

一种柔性可卷曲的炭纸的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将炭纤维短切成长度为25mm的长纤维和1mm的短纤维，控制长纤维和短纤维的质量比为2:1。

(2)采用双辊纤维开松机对炭纤维进行开松，利用空气为分散介质，采用转速为6800转/分钟的高速回转辊筒，将长纤维原料分散为单根纤维状态；同时采用转速为2800转/分钟的高速回转辊筒，将短纤维原料分散为单根纤维状态。将上述两种纤维通过气流输纤机同时带入混纤机，长纤维气流传输纤机气体流速为28m/s，短纤维气流传输纤机气体流速为5m/s，通过气流对冲对长纤维和短纤维进行混合，随后将混合纤维引入气体流速为15m/s气流梳理机中，对炭纤维进一步梳理，通过成网工艺，形成面密度为5g/m²的炭纤维无纺纸页。

(3)将一层厚度为0.1mm聚丙烯膜叠层，形成abababababa叠层，采用自动覆膜机在100℃热压形成炭纤维纸，该碳纤维纸厚度为0.15mm，面密度45g/m²；

(4)在氮气保护气氛下，温度为1100℃时进行预处理30分钟，随后在氩气保护气氛下，1400℃进行热处理30分钟；

所制成炭纸的性能：厚度为0.15mm，体积密度在0.2g/cm³，孔隙率90％；柔性强度为20mpa，弯曲程度为60°；面电阻率100mω·cm；热导率0.8w/(m·k)。

实施例7：

一种柔性可卷曲的炭纸的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将炭纤维短切成长度为90mm的长纤维和16mm的短纤维，控制长纤维和短纤维的质量比为1:2。

(2)采用双辊纤维开松机对炭纤维进行开松，利用空气为分散介质，采用转速为7200转/分钟的高速回转辊筒，将长纤维原料分散为单根纤维状态；同时采用转速为2800转/分钟的高速回转辊筒，将短纤维原料分散为单根纤维状态。将上述两种纤维通过气流输纤机同时带入混纤机，长纤维气流传输纤机气体流速为40m/s，短纤维气流传输纤机气体流速为18m/s，通过气流对冲对长纤维和短纤维进行混合，随后将混合纤维引入气体流速为35m/s气流梳理机中，对炭纤维进一步梳理，通过成网工艺，形成面密度为40g/m²的炭纤维无纺纸页。

(3)将一层厚度为0.1mm聚酯膜叠层，形成abaabaabaaba叠层，采用自动覆膜机在140℃热压形成炭纤维纸，该碳纤维纸厚度为0.25mm，面密度168g/m²；

(4)在氮气保护气氛下，温度为800℃时进行预处理30分钟，随后在氩气保护气氛下，1500℃进行热处理30分钟；

所制成炭纸的性能：厚度为0.25mm，体积密度在0.45g/cm³，孔隙率70％；柔性强度为32mpa，弯曲程度为78°；面电阻率76mω·cm；热导率1.5w/(m·k)。

本申请提供的方法和系统以及基于该方法和系统制成的炭纤维纸和炭纸并不局限于上述实施例中给出的参数和设置。一切符合本申请的基本特征的炭纤维纸和炭纸及其制备工艺和系统均属于本申请的保护范围。例如附图3f和3g还给出了其它可能的炭纤维纸的层状结构设置。另例如，本申请还包括两层无纺纸页相邻设置形成炭纤维纸的情形。

以上记载了本发明的优选实施例，但是本发明的精神和范围不限于这里所公开的具体内容。本领域技术人员能够根据本发明的教导任意组合和扩展上述各实施例而在本发明的精神和范围内做出更多的实施方式和应用。本发明的精神和范围不由具体实施例来限定，而由权利要求来限定。

本发明可基于以下示例实现：

1、一种柔性可卷曲的炭纸，其特征在于：所述炭纸的厚度为0.15～0.25mm，体积密度为0.20～0.45g/cm3，孔隙率为70～90％；柔性强度为20～60mpa，弯曲程度为60～180°；面电阻率≤100mω·cm；热导率≥0.8w/(m·k)。

2、一种示例1所述柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

步骤(1)炭纤维配型；

步骤(2)采用非织造工艺制备炭纤维无纺纸页；

步骤(3)将多层所述炭纤维无纺纸页表面覆膜形成炭纤维纸；

步骤(4)连续热处理，最终制得所述柔性可卷曲炭纸。

3、根据示例2所述的柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述炭纤维配型包括：将炭纤维短切成长度为25～100mm的长纤维和1～20mm的短纤维，控制长纤维和短纤维的质量比为3:1～1:3。

4、根据示例3所述的柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述炭纤维无纺纸页的制备方法包括如下步骤：

分别对长纤维和短纤维炭纤维进行开松将纤维原料分散为单根纤维状态；

将经过开松的长纤维和短纤维通过气流输纤机同时带入混纤机，通过气流对所述长纤维和短纤维进行混合，随后引入气流梳理机中对炭纤维进一步梳理，通过成网工艺，形成炭纤维无纺纸页。

5、根据示例4所述的柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于：

利用双辊纤维开松机分别对长纤维和短纤维炭纤维进行开松，其中，利用空气为分散介质，采用高速回转的辊筒。

6、根据示例5所述的柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于，步骤(2)①中所述长纤维开松用辊筒的转速为4000～7500转/分钟；所述短纤维开松用辊筒的转速为2000～3000转/分钟。

7、根据示例6所述的柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于：将经过开松的长纤维和短纤维通过气流输纤机同时带入混纤机。

8、根据示例6所述的柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于，步骤(2)②所述气流输纤机与气流梳理机采用压缩空气为介质，长纤维气流传输纤机气体流速为25～45m/s，短纤维气流传输纤机气体流速为5～20m/s，气流梳理机气体流速为15～35m/s。

9、根据示例8所述的柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述炭纤维无纺纸页的面密度为5～40g/m2。

10、根据示例9所述的柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述表面覆膜的过程为：将一层热塑性树脂膜(a)、一层炭纤维无纺纸页(b)进行叠层后，采用自动覆膜机在100～220℃下热压形成炭纤维纸。

11、根据示例9所述的柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述连续热处理的过程为：在氮气保护气氛下，在温度为600～1100℃时进行炭化30～180分钟，随后在氩气保护气氛下，在1400～1800℃的温度进行热处理30～180分钟。

12、根据示例11所述的柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于，所述热塑性树脂膜为：热塑性酚醛树脂膜、环氧树脂膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜中的一种或多种；所述树脂膜的厚度为0.01～0.1mm。

13、根据示例11所述的柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于：所述叠层总层数为3至12层；叠层方法采用一层热塑性树脂膜(a)、一层炭纤维无纺纸页(b)、一层热塑性树脂膜(a)循环叠层形成(aba)、(ababa)、(abababa)、(ababababa)、或(abababababa)的形式。

14、根据示例11所述的柔性可卷曲的炭纸的制备方法，其特征在于：

所述叠层总层数为3至12层，叠层方法采用一层热塑性树脂膜(a)、一层炭纤维无纺纸页(b)、两层热塑性树脂膜(aa)、一层炭纤维无纺纸页(b)、一层热塑性树脂膜叠层(a)，形成(abaaba)、(abaabaaba)、或(abaabaabaaba)的形式。

15、用于制作示例1所述的柔性可卷曲的炭纸的炭纤维纸，其特征在于：包括至少一层炭纤维无纺纸页和覆膜于所述炭纤维无纺纸页的至少一侧的热塑性树脂膜。

16、根据示例15所述的炭纤维纸，其特征在于：所述炭纤维无纺纸页的第一侧覆膜第一热塑性树脂膜，第二侧覆膜第二热塑性树脂膜。

17、根据示例16所述的炭纤维纸，其特征在于：所述第一热塑性树脂膜和所述第二热塑性树脂膜材料相同。

18、根据示例17所述的炭纤维纸，其特征在于：所述第一热塑性树脂膜和所述第二热塑性树脂膜材料不同。

19、根据示例16至18中任意一项所述的炭纤维纸，其特征在于所述热塑性树脂膜为：热塑性酚醛树脂膜、环氧树脂膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜中的一种或多种。

20、根据示例19所述的炭纤维纸，其特征在于：所述树脂膜的厚度为0.01～0.1mm。

21、根据示例15至20中任意一项所述的炭纤维纸，其特征在于，所述炭纤维纸的厚度为0.15～0.45mm，密度为20～200g/cm2。

22、一种示例15至21中的炭纤维纸的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

步骤(1)炭纤维配型；

步骤(2)采用非织造工艺制备炭纤维无纺纸页；

步骤(3)将多层所述炭纤维无纺纸页表面覆膜形成炭纤维纸。

23、根据示例22所述的炭纤维纸的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述炭纤维配型包括：将炭纤维短切成长度为25～100mm的长纤维和1～20mm的短纤维，控制长纤维和短纤维的质量比为3:1～1:3。

24，根据示例23所述的炭纤维纸的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述炭纤维无纺纸页的制备方法包括如下步骤：

分别对长纤维和短纤维炭纤维进行开松将纤维原料分散为单根纤维状态；

将经过开松的长纤维和短纤维通过气流输纤机同时带入混纤机，通过气流对所述长纤维和短纤维进行混合，随后引入气流梳理机中对炭纤维进一步梳理，通过成网工艺，形成炭纤维无纺纸页。

25、根据示例24所述的炭纤维纸的制备方法，其特征在于：

利用双辊纤维开松机分别对长纤维和短纤维炭纤维进行开松，其中，利用空气为分散介质，采用高速回转的辊筒。

26、根据示例25所述的炭纤维纸的制备方法，其特征在于，步骤(2)①中所述长纤维开松用辊筒的转速为4000～7500转/分钟；所述短纤维开松用辊筒的转速为2000～3000转/分钟。

27、根据示例26所述的炭纤维纸的制备方法，其特征在于：将经过开松的长纤维和短纤维通过气流输纤机同时带入混纤机。

28、根据示例26所述的炭纤维纸的制备方法，其特征在于，步骤(2)②所述气流输纤机与气流梳理机采用压缩空气为介质，长纤维气流传输纤机气体流速为25～45m/s，短纤维气流传输纤机气体流速为5～20m/s，气流梳理机气体流速为15～35m/s。

29、根据示例28所述的炭纤维纸的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述炭纤维无纺纸页的面密度为5～40g/m2。

30、根据示例29所述的炭纤维纸的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述表面覆膜的过程为：将一层热塑性树脂膜(a)、一层炭纤维无纺纸页(b)进行叠层后，采用自动覆膜机在100～220℃下热压形成炭纤维纸。

31、根据示例30所述的炭纤维纸的制备方法，其特征在于，所述热塑性树脂膜为：热塑性酚醛树脂膜、聚酯膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜中的一种或多种；所述树脂膜的厚度为0.01～0.1mm。

32、根据示例30所述的炭纤维纸的制备方法，其特征在于：所述叠层总层数为3至12层；叠层方法采用一层热塑性树脂膜(a)、一层炭纤维无纺纸页(b)、一层热塑性树脂膜(a)循环叠层形成(aba)、(ababa)、(abababa)、(ababababa)、(abababababa)的形式。

33、根据示例30所述的炭纤维纸的制备方法，其特征在于：

所述叠层总层数为3至12层，叠层方法采用一层热塑性树脂膜(a)、一层炭纤维无纺纸页(b)、两层热塑性树脂膜(aa)、一层炭纤维无纺纸页(b)、一层热塑性树脂膜叠层(a)，形成(abaaba)、(abaabaaba)、(abaabaabaaba)的形式。

34、一种炭纤维纸加工系统，其特征在于：包括

短纤维切割装置用于将炭纤维切割至期望的较短的第一长度；

长纤维切割装置用于将炭纤维切割至长于第一长度的第二长度；

针对短纤维的双辊纤维开松机以及针对长纤维的双辊纤维开松机，分别用于将切割完毕的短纤维和长纤维开松；

针对短纤维的气流输纤机，和针对长纤维的气流输纤机，分别用于将短纤维和长纤维输送至混纤机中，长纤维和短纤维在混纤机内混合；

气流梳理机，对混纤机输出的混合纤维进行梳理；

成网装置，对进行气流梳理机的纤维进行成网处理形成炭纤维无纺纸页；

覆膜机，将形成的炭纤维无纺纸页覆膜形成炭纤维纸。

35、一种炭纸加工系统，其特征在于：包括

短纤维切割装置用于将炭纤维切割至期望的较短的第一长度；

长纤维切割装置用于将炭纤维切割至长于第一长度的第二长度；

针对短纤维的双辊纤维开松机以及针对长纤维的双辊纤维开松机，分别用于将切割完毕的短纤维和长纤维开松；

针对短纤维的气流输纤机，和针对长纤维的气流输纤机，分别用于将短纤维和长纤维输送至混纤机中，长纤维和短纤维在混纤机内混合；

气流梳理机，对混纤机输出的混合纤维进行梳理；

成网装置，对进行气流梳理机的纤维进行成网处理形成炭纤维无纺纸页；

覆膜机，将形成的炭纤维无纺纸页覆膜形成炭纤维纸；

炭化处理装置，用于对所述炭纤维纸进行炭化处理，以及高温处理装置，用于对经过炭化处理的炭纤维纸进行石墨化处理。