[发明专利]聚丙烯腈基碳布的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备聚丙烯腈基碳布的方法。

背景技术

聚丙烯腈基碳布在耐高温、耐烧蚀、耐酸碱、阻燃挡火、电介质等方面性能优异，表观柔软，便于制作剪裁加工，是很多高新技术领域都在应用和寻求的一种新型碳材料。特别是在电热产品、节能环保蓄电池、防静电特种行业、阻燃防火材料、碳/碳复合材料等高新领域，碳布已成为不可缺少的重要原料。

现有聚丙烯腈基碳布生产工艺对选择原料的技术指标要求较为宽泛，在碳化时，直接将聚丙烯腈基预氧化纤维布放到碳化炉内，预氧化纤维布在高温碳化过程中任其自然收缩，造成产品强度偏低，收缩不均，厚度不均，布面有褶皱，碳化过程中还有极少量微粒附着在碳布表面，增加了杂质含量，这些质量缺陷造成产品在高端领域应用受限。为了适应市场，满足高端应用领域对碳布质量要求越来越高的需要，不断提高现有聚丙烯腈基碳布质量成为生产企业重要的科研课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备聚丙烯腈基碳布的工艺方法，该方法能提高聚丙烯腈基碳布的强度，减少杂质,能使布面收缩均匀，表面平整。

本发明采用以下方案实现：一种聚丙烯腈基碳布的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1、以聚丙烯腈基预氧化纤维为原料织成布，原料性能指示为：强度≥220Mpa,密度1.36-1.37g/cm²,伸长率15-20%，含水率≤5%，织成的布单位重量公差为±0.2%，厚度公差为±0.05% ；

2、将步骤1织成的布卷绕在支撑筒上，支撑筒由石墨管和固定在石墨

管外壁的石墨毡组成，支撑筒长2米，内径是150毫米，外径250毫米，石墨毡厚度为5毫米；

3、把支撑筒和卷在筒上的聚丙烯腈基预氧化纤维布送到碳化炉中升温碳化，碳化后取出，将碳布送入水洗槽循环冲洗，水温为30℃，水洗时间为0.5小时，然后收卷；

4、水洗后送到干燥机干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为20分钟左右，控制碳布成品含水率≤1%。

本技术通过对制布原料的优选、工艺的改进，提高了产品质量。下表是现有碳布技术指标与本技术碳布技术指标的对比。

现有碳布技术指标与本技术碳布技术指标对比表

本发明在生产过程中通过调整工艺方法，最经济、快速的提高了碳布产品质量，如上表：本发明拉力提高了150.4兆帕，褶皱减少4.46个/5平方米，长度收缩减少了3.82%，宽度收缩减少了2.27%，厚度收缩减少了5.12%，产品收率提高了2.75%,杂质含量减少了0.61%。

现有工艺方案中，是直接将聚丙烯腈基预氧化纤维布放到碳化炉内，由于纤维布在碳化过程中任其自然收缩，没有实施牵拉，造成强度偏低，收缩不均造成厚度不均，也易产生死褶，布面不平整。本发明在碳化工艺中将聚丙烯腈基预氧化纤维布卷绕在支撑筒上，支撑筒在碳化过程中起到了固定牵拉的作用。因为聚丙烯腈基预氧化纤维布在低温碳化阶段发生放热反应，在高温碳化阶段发生吸热反应，本发明利用支撑筒的支撑作用可以抑制低温阶段的纤维热收缩，保持并完善预氧化阶段建立的取向，有益于碳布抗拉强度的提高，也使整个碳化过程布面收缩受力均匀，消除了褶皱，布面很平整，厚度也均匀了。 

碳化过程是在密闭容器里进行，虽然通入了惰性气体，大量的分解物由于产生的正压和通入的惰性气体使其排除，但还会有极少量微粒附着在布表面，使杂质含量高，本工艺方案增加了水洗、干燥工序，经水洗处理，清除了碳布中附着的微粒、灰尘等杂质，干燥工序既起到了除湿去水，同时也起到平整、定型及布面质检作用，使聚丙烯腈基碳布中的杂志含量大幅度下降，产品外观完好。

具体实施方式

制备聚丙烯腈基碳布的方法，包括以下步骤：

1、选取聚丙烯腈基预氧化纤维为原料，原料技术指标为：强度≥220 Mpa，密度1.36-1.37 g/cm³，伸长率15-20%，含水率≤5%；

2、将选定的聚丙烯腈基预氧化纤维经过切断机切断，再经卷曲机卷曲，根据加工织物形态和单位重量要求，用纺纱机纺成不同支数的纱线，根据客户要求，在箭杆织机上织成定长、定宽、定厚的聚丙烯腈基预氧化纤维布，单位重量公差为±0.2%，厚度公差为±0.05% ；

3、将聚丙烯腈基预氧化纤维布卷绕在支撑筒上，支撑筒由石墨管和固定在石墨管外壁的石墨毡组成，支撑筒长2米，内径是150毫米，外径250毫米，石墨毡厚度为5毫米，注意调整好卷布时的张力，不允许有折叠；