本發(fā)明涉及復(fù)合材料，具體涉及一種超薄碳纖維氈及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、碳纖維氈是由碳纖維絲經(jīng)短切后制成的無(wú)紡薄層材料，其具有極高的比表面積、較低的面密度，且由于碳纖維具備的導(dǎo)熱導(dǎo)電特性，使其能夠在結(jié)構(gòu)材料增強(qiáng)增韌、電磁屏蔽材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

2、傳統(tǒng)上，碳纖維氈一般是采用濕法成型，即采用短切纖維制成水漿，通過水漿類似制紙工藝施膠并烘干制取。該工藝過程涉及多個(gè)水洗操作，工藝繁瑣且耗水量巨大，烘干工序又需要消耗大量的電或熱能源，存在一定的環(huán)境問題。此外，采用濕法成型的碳纖維氈最小面密度一般只能夠達(dá)到20g/m2，難以再達(dá)到更低面密度的均勻薄氈(如10g/m2以下)，無(wú)法滿足復(fù)合材料領(lǐng)域內(nèi)對(duì)超薄碳纖維氈的特定應(yīng)用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的主要是針對(duì)當(dāng)前濕法成型碳纖維氈的工序繁瑣及環(huán)境保護(hù)問題，以及超薄碳纖維氈的面密度過高的問題，通過采用靜電植絨技術(shù)，控制植絨的電壓及植絨時(shí)間實(shí)現(xiàn)碳纖維氈的纖維量的控制，由于電場(chǎng)的均勻性高且易控制，能夠?qū)崿F(xiàn)超薄碳纖維氈的高精度均勻性，能夠制備出面密度更低的超薄碳纖維氈。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種超薄碳纖維氈的制備方法，包括以下步驟：

4、1)離型紙放卷，且在離型紙上噴涂定型劑；

5、2)離型紙進(jìn)入靜電植絨區(qū)域，選用短切碳纖維并均勻置于植絨正電極處，設(shè)定植絨電壓和植絨時(shí)間，對(duì)離型紙進(jìn)行植絨操作；

6、3)經(jīng)過植絨的離型紙進(jìn)入烘干平臺(tái)區(qū)，進(jìn)行烘干除溶劑操作；

7、4)經(jīng)過除溶劑的離型紙進(jìn)入冷卻區(qū)，冷卻至室溫，獲得帶有碳纖維氈的離型紙；

8、5)帶有碳纖維氈的離型紙進(jìn)入收卷區(qū)，收卷獲得離型紙保護(hù)下的超薄碳纖維氈，使用時(shí)根據(jù)需要除去離型紙即可。

9、進(jìn)一步地，所述定型劑采用市售纖維定型劑，或者采用溶有環(huán)氧樹脂的酒精或丙酮溶液。

10、進(jìn)一步地，所述定型劑的噴涂量根據(jù)要制備的碳纖維氈的面密度進(jìn)行設(shè)置，為要制備的碳纖維氈面密度的5％-20％。

11、進(jìn)一步地，所述短切碳纖維長(zhǎng)度為0.5-5mm。

12、進(jìn)一步地，設(shè)定的植絨電壓為10-25kv，植絨時(shí)間為5-30s。

13、進(jìn)一步地，所述冷卻區(qū)采用風(fēng)冷或水冷。

14、一種超薄碳纖維氈，由上述方法制備得到，該超薄碳纖維氈的面密度為1-10g/m2。

15、本發(fā)明方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

16、1.簡(jiǎn)化工藝：相比傳統(tǒng)的濕法成型碳纖維氈的制備工藝，本發(fā)明方法省略了多個(gè)繁瑣的水洗流程，使生產(chǎn)過程更加簡(jiǎn)化。這不僅減少了工序，還降低了生產(chǎn)成本和能耗，并且有利于提高生產(chǎn)效率。

17、2.環(huán)境友好：傳統(tǒng)濕法成型碳纖維氈的制備過程中需要使用大量的溶劑和化學(xué)品，并且產(chǎn)生廢水和廢氣等環(huán)境污染問題。而本發(fā)明方法不需要水洗步驟，減少了對(duì)水資源的消耗，同時(shí)減少了化學(xué)品的使用量和廢物的排放，顯著提升了生產(chǎn)過程的環(huán)境友好度。

18、3.生產(chǎn)靈活性：本發(fā)明方法通過控制植絨電壓和植絨時(shí)間，可以在一條生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格超薄碳纖維氈的制備。這意味著可以根據(jù)需求靈活地調(diào)整超薄碳纖維氈的厚度和密度，滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅艿囊?，提高了生產(chǎn)的靈活性和適用性。

19、4.高均勻性：采用靜電植絨技術(shù)，植絨電場(chǎng)的均勻性高，可以確保超薄碳纖維氈的纖維量分布均勻。這對(duì)于復(fù)合材料的制備非常重要，能夠提供一致性和可靠性的材料性能，滿足高精度和高質(zhì)量要求。

20、5.面密度更低：由于采用靜電植絨技術(shù)，可以制備面密度1-10g/m2超薄碳纖維氈。

21、綜上所述，本發(fā)明方法簡(jiǎn)化了工藝、環(huán)境友好，具有生產(chǎn)靈活性、高均勻性以及更低面密度等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，這使得該方法在超薄碳纖維氈制備領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，并有望推動(dòng)碳纖維材料的發(fā)展和應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種超薄碳纖維氈的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述定型劑采用市售纖維定型劑。

3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述定型劑采用溶有環(huán)氧樹脂的酒精溶液。

4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述定型劑采用溶有環(huán)氧樹脂的丙酮溶液。

5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述定型劑的噴涂量為要制備的碳纖維氈面密度的5％-20％。

6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述短切碳纖維長(zhǎng)度為0.5-5mm。

7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，設(shè)定的植絨電壓為10-25kv，植絨時(shí)間為5-30s。

8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述冷卻區(qū)采用風(fēng)冷。

9.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述冷卻區(qū)采用水冷。

10.一種超薄碳纖維氈，由權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到，其特征在于，該超薄碳纖維氈的面密度為1-10g/m2。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種超薄碳纖維氈及其制備方法，涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過采用靜電植絨技術(shù)，控制植絨電壓及植絨時(shí)間實(shí)現(xiàn)超薄碳纖維氈的纖維量的控制，由于電場(chǎng)的均勻性高且易控制，能夠?qū)崿F(xiàn)超薄碳纖維氈的高精度均勻性，能夠制備出面密度更低的超薄碳纖維氈。本發(fā)明能夠解決當(dāng)前濕法成型碳纖維氈的工序繁瑣及環(huán)境保護(hù)問題，以及解決超薄碳纖維氈面密度過高的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：陳超,張帥,劉秀,倪敏軒,王希,李根,郭長(zhǎng)龍,孫萌萌,徐悠悠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：海鷹空天材料研究院（蘇州）有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30