[发明专利]一种木质素增强石墨导电纸的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及一种木质素增强石墨导电纸的制备方 法。

背景技术

导电纸是一种具有导电功能的功能纸，同时具有导热、电磁屏蔽、吸收电 磁波等功能，可广泛应用于防静电包装材料、电磁屏蔽材料、面状发热材料、 传感和致动材料、新能源和电化学材料等领域。

目前导电纸的制备方法主要有以下五种：（1）导电材料与纸浆纤维混抄法 （湿法）。该方法是将纸浆纤维与导电材料进行混合抄造（CALGON Corporation. Improvements in the making of a paper having an electroconductive layer:US, 462742.1965）。这种导电纸的特点是可以通过选择纸浆纤维与导电材料的配比 随意改变导电性能，且制备方法操作简单、加工方便。（2）导电纤维用胶粘剂 粘合或与热熔性纤维熔合法（干法）。该法与干法成形纸的生产工艺类似 （KIMBERLYARK Corporation.Electrically conductive paper and method of  making it:US,8343961.1963）。胶粘型干法成形导电纸是以水溶性乳胶作为胶 粘剂对导电材料进行粘合成纸，而热粘型干法成形导电纸则是采用导电材料与 热熔性化学短纤维（如PE、PET、PP等）为原料，以热熔纤维本身在加热过 程中产生的表面熔化和流动形成与导电材料之间的热粘合点，从而粘合成纸。 （3）纸基用导电涂料涂布法。日本专利11-96103将导电无机粉末分散相涂布 于纸基上，然后涂布固化剂和交联剂成功制备了导电纸，该类导电纸透气性不 好。（4）化学镀法。美国专利US834396采用玻璃纤维和水的悬浮液中加入银 氨溶液，利用化学还原的方法使银析出沉淀在玻璃纤维上，已镀银的玻璃纤维 再与各种类型的纸张结合制造导电纸。Vaurio等人（Vaurio,Fird.Electrically  Conductive Paper for Nonimpact Printing.Tappi J,1964,47(12):163-165）采用金 属离子型化合物通过电化学的方法直接在纸的表面镀上一层导电金属物质使 之变成导电纸。（5）聚合物包覆纸浆纤维法。钱学仁等（钱学仁,聚合物包覆 型导电纸研究概述,中华纸业,2010,31(23):58-61）利用苯胺和吡咯在水溶液电 解质中原位化学聚合及吡咯的气相聚合制备了一系列导电聚合物包覆纸浆纤 维导电纸。此方法目前仍处于研究阶段，在导电性能及力学性能方面仍需进一 步优化。

上述制备方法中所用的导电材料主要有石墨、碳纤维、碳纳米管、导电聚 合物、金属纤维、金属粉末等。石墨价格便宜，但与天然纤维或化学纤维的结 合力不强，所以致使导电纸容易出现掉粉现象，导电性能不够稳定；碳纤维、 碳纳米管同样存在此问题且价格不菲；导电聚合物目前仍处于研究阶段，在材 料性能及制备方法上仍需进一步的研究；添加一次性的金属物质也存在一定的 缺陷，因为金属的导电性能会随空气中湿度的变化而变化，若金属纤维不能良 好的接触则会导致导电性能不稳定甚至是不导电。

由此可见，现有的制备导电纸的方法在实际应用中均存在一定的缺陷和局 限性，因此研究开发出一种操作简单、经济可行、性能良好稳定的导电纸的制 备方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种木质素增强石墨导 电纸的制备方法。

本发明方法是在普通的石墨导电纸体系中引进木质素，由于木质素与纸浆 纤维在自然界中是两种相互生长在一起的物质，两者之间存在强烈的相互作 用，而另一方面，木质素分子中存在的苯环结构与石墨间存在π－π相互作用， 这样木质素就可以作为粘结媒介，加强石墨与纤维之间的结合力，得到木质素 增强石墨导电纸。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种木质素增强石墨导电纸的制备方法，包括以下步骤：

（1）将羧甲基纤维素钠加入水中，溶解后加入石墨，充分搅拌，得到石 墨分散液；

（2）将纸浆加入水中，搅拌分散均匀后，得纸浆分散液；将木质素引入 纸浆分散液中，得到引入木质素的纸浆分散液；

（3）将石墨分散液与引入木质素的纸浆分散液混合均匀，抄纸，干燥， 即得木质素增强石墨导电纸。