碳纳米管植入法改性炭纤维纸的制造工艺

摘要

本发明公开了一种碳纳米管植入法改性炭纤维纸的制造工艺。通过先分散制备好的或商业化的碳纳米管，用酚醛树脂溶液作粘接剂，把分散好的碳纳米管均匀地涂覆在用传统方法制备的炭纸表面，碳纳米管就会被粘接到炭纸上，因为具有“钉扎作用”碳纳米管会垂直于附着的炭纸表面，再炭化；最后还可以用化学气相沉积的方法，通过沉积热解炭把碳纳米管牢固地固定在炭纸的表面。该发明可以大面积地、批量化地在炭纸表面植入碳纳米管，该方法不仅成本低，操作简单，而且可以显著地增加碳纳米管在炭纸表面的附着力，使得碳纳米管不易剥落，而且不会带入其它不利的元素。

主权项

一种碳纳米管植入法改性炭纤维纸的制造工艺，以炭纤维纸作炭纸坯体，在其表面植入碳纳米管，对碳纳米管均匀分散，碳纳米管在炭纸坯体表面均匀负载，碳纳米管与炭纸坯体牢固结合，其特征在于：其几个阶段如下： A. 碳纳米管的预处理阶段将碳纳米管置于0.1～1.0mol/L的硝酸水溶液中进行氧化处理4～10h，然用蒸馏水将碳纳米管反复清洗多次，然后，再将其放入烘箱中干燥4～10h；B.碳纳米管的分散阶段在十二烷基苯磺酸钠的2～3g/L的无水乙醇溶液中加入0.2～10g/L的碳纳米管，震荡时间为1.5～2.5h；C. 酚醛树脂的分散阶段将酚醛树脂配成树脂质量浓度为10～30%的无水乙醇体系，然后将配好的溶液放入超声波清洗机中超声震荡1.5～2.5h；D.碳纳米管的植入阶段炭纸坯体表面碳纳米管的涂覆，是指先涂覆酚醛树脂，后涂覆乙醇分散的碳纳米管；或先涂覆乙醇分散的碳纳米管，后涂覆酚醛树脂；或先把碳纳米管分散于酚醛树脂溶液，后涂覆于炭纸坯体表面；酚醛树脂与炭纸坯体的质量比控制在6～8：2～4；炭纸坯体晾干后于65～75℃的烘箱中干燥处理1.5～2.5h；然后在硫化机上热压固化成型，固化条件是3～5MPa、170～190℃、1.5～2.5h；然后在炭化炉中炭化，炭化条件是先抽真空10Pa以下，升温至850‑1000℃，充氮气至大气压炭化2‑10h后自然冷却；然后对成型炭纸进行石墨化处理，石墨化条件是1800～2200℃下保温1.5～2.5h；或酚醛树脂与炭纸坯体的质量比控制在6～8：2～4；炭纸坯体晾干后于65～75℃的烘箱中干燥处理1.5～2.5h；然后在硫化机上热压固化成型，固化条件是3～5MPa、170～190℃、1.5～2.5h，将成型炭纸置于沉积炉中，先抽真空至10Pa下，然后以每分钟5‑10℃的升温速度升温至800～1000℃，保温1～2h，再通入碳源气体和稀释气体的混合气体，二者的体积比为1：1，反应气体流量0.1～5L/分钟；在1kPa至大气压的炉内压力条件下，碳源气体实施连续式或间断式送气，沉积0.2～2h后抽真空自然冷却；然后对成型炭纸进行石墨化处理，石墨化条件是1800～2200℃下保温1.5～2.5h。