[发明专利]一种水刺工艺的碳纤维无纺布制备方法

说明书

本发明涉及碳纤维织物制备技术领域，本发明的技术方案为：一种水刺工艺的碳纤维无纺布制备方法，包括如下步骤：S1、水刺；S2、浸扎处理；S3、预氧化热处理；S4、低温碳化处理；S5、高温碳化处理。本发明对碳纤维原纱水刺加工成无纺布，其水刺工艺简单，不使用化学粘合剂，纤维柔性缠结，不损伤纤维，强度高，手感柔软。

技术领域

本发明涉及碳纤维织物制备技术领域，尤其涉及到一种水刺工艺的碳纤维无纺布制备方法。

背景技术

目前，市面上大部分碳纤维织物均是采用先碳化后编织的工艺，由碳纤维预浸丝编织而成；在编织过程中，会使用助剂，增加可纺性，对环境有一定的污染；编织过程中，容易发生纱线断裂，造成成品强度降低，阻值不均匀。

发明内容

本发明的目的是提供一种水刺工艺的碳纤维无纺布制备方法。

本发明的上述技术目的是用过以下技术方案实现的：

一种水刺工艺的碳纤维无纺布制备方法，包括如下步骤：

S1、水刺：将碳纤维原丝水刺成无纺布，所述碳纤维原丝为聚丙烯腈纤维或粘胶纤维；

S2、浸扎处理：采用处理剂对无纺布进行浸轧处理；

S3、预氧化热处理：将步骤S2处理后的无纺布进行预氧化热处理，制得预氧化无纺布；

S4、低温碳化处理：将预氧化无纺布在600℃-900℃下进行低温碳化处理，制得低温碳化无纺布，其中，低温碳化时间为10min-15min；

S5、高温碳化处理：将低温碳化无纺布在1200℃-2000℃下进行高温碳化处理，制成碳纤维无纺布，其中，高温碳化时间为3min-30min。

本发明的进一步设置为：步骤S1中所采用的碳纤维原丝的线密度为1dtex-2dtex，长度为30mm-60mm。

本发明的进一步设置为：所述碳纤维原丝的线密度为1.33dtex-1.5dtex，所述碳纤维原丝的长度为38mm。

本发明的进一步设置为：步骤S2中所采用的处理剂为磷酸铵和磷酸二氢铵的混合溶液，混合溶液的混合比例为磷酸铵：磷酸二氢铵＝0.2-0.5.

本发明的进一步设置为：步骤S2中所采用的浸扎处理工艺为：轧车压力为3kg，处理剂用量为20g/L-100g/L，一浸一轧，带液率为50％-70％；再采用定型机对浸轧处理后的无纺布进行烘干，烘干温度为100℃-200℃，烘干时间为2min-3min。

本发明的进一步设置为：步骤S2中的处理剂是浓度为60g/L的混合溶液，浸扎后带液率为70％；浸轧处理后的无纺布烘干温度为100℃，时间为3min；

其中，处理剂是通过称取磷酸铵20g，磷酸二氢铵40g，加入940g水，充分搅拌均匀，配制成磷酸铵：磷酸二氢铵＝0.5，制得浓度为60g/L的混合溶液。

本发明的进一步设置为：步骤S3中，将浸扎处理后的无纺布绷紧并且固定在采用石墨制作的夹持架上，放置于高温气氛烧结炉中进行预氧化热处理，预氧化热处理的温度为200℃-300℃，预氧化热处理的时间为60min-90min，预氧化热处理的气氛为空气。

本发明的进一步设置为：所述预氧化热处理的温度为260℃，预氧化时间为60min。

本发明的进一步设置为：步骤S4中将预氧化热处理后的无纺布继续在高温气氛烧结炉中进行低温碳化处理，在高温气氛烧结炉中充入高纯度氮气，氮气纯度大于等于99％，并且设置升温速率为15℃/min，升温至900℃，保持900℃高温10min。