发明名称 碳纤维纸之制造方法及其组成结构
摘要 一种碳纤维纸之制造方法及其组成结构,其系使用氧化纤维为原料经轧针处理制成厚度在0.1~20mm,码重为5~500g/m2之氧化纤维毡,而后含浸高分子树脂,再加以热压硬化,并于700-3000℃温度中碳化处理,而制得具高柔软性、导电性、高空孔率、高挠曲强度之多孔质碳纤维纸,以供使用此碳纤维纸来当成燃料电池用多孔质碳电极基材。
申请公布号 TWI279471 申请公布日期 2007.04.21
申请号 TW094109419 申请日期 2005.03.25
申请人 逢甲大学 发明人 柯泽豪;廖元楷
分类号 D21H13/50(2006.01) 主分类号 D21H13/50(2006.01)
代理机构 代理人 田国健 台中市西区忠明南路497号17楼之2
主权项 1.一种碳纤维纸之制造方法,其包括: 制毡: 将氧化纤维均匀的分散排列,并经轧针处理制成氧 化纤维毡,该氧化纤维毡之厚度在0.01 mm-50 mm之间, 重量介于5-500g/m2; 含浸树脂: 将氧化纤维毡浸泡在高分子树脂中,使氧化纤维毡 含浸树脂; 热压硬化: 将含浸树脂后之氧化纤维毡加热至50-300℃下,热压 时间为0.5分钟~12小时,进行压热处理,使树脂完全 硬化,且该氧化纤维毡被热压后之厚度需介于0.1-15 mm之间,且氧化纤维之含有率占总重量60%~99.8%; 碳化处理: 将加压硬化后之氧化纤维毡在惰性气体保护下加 温至700℃~3000℃,碳化时间为5分钟~48小时,进行碳 化处理; 成品: 经碳化处理后,氧化纤维会转变成为碳纤维,而树 脂则转变成一种具有碳结构的材料,而获得具有导 电性之碳纤维纸。 2.依申请专利范围第1项所述之碳纤维纸之制造方 法,其中该氧化纤维毡系由PAN纤维、沥青纤维、酚 醛纤维或纤维素纤维经热处理所制成。 3.依申请专利范围第2项所述之碳纤维纸之制造方 法,其中之氧化纤维毡材料以PAN纤维所制成的氧化 纤维(Oxidized PAN fiber)为最佳。 4.依申请专利范围第1项所述之碳纤维纸之制造方 法,其中该氧化纤维之密度在1.2-1.6g/cm3之间,其限 氧指数(L.O.I指数)在40以上。 5.依申请专利范围第1项所述之碳纤维纸之制造方 法,其中该氧化纤维之直径在5-20m之间,长度在0.1 -15cm之间,限氧指数(L.O.I)在40以上。 6.依申请专利范围第1项所述之碳纤维纸之制造方 法,其中该高分子树脂系为热固性型的树脂或热可 塑性型的树脂。 7.依申请专利范围第1项所述之碳纤维纸之制造方 法,其中该高分子树脂系选用酚醛树脂(phenol resin) 、喃树脂(furan resin)或聚醯胺树脂(polyimide resin) 等。 8.依申请专利范围第1项所述之碳纤维纸之制造方 法,其中氧化纤维毡含浸树脂后,树脂的含有率在0. 2wt%~40wt%为佳。 9.依申请专利范围第1项所述之碳纤维纸之制造方 法,其中热压硬化步骤时,温度需介于70-300℃的范 围内,时间在0.5分钟到12小时的范围,俾使树脂充分 硬化。 10.依申请专利范围第1项所述之碳纤维纸之制造方 法,其中热压硬化步骤时含浸树脂之氧化纤维毡被 热压后之厚度以介于0.1-6 mm范围之间为较佳。 11.依申请专利范围第1项所述之碳纤维纸之制造方 法,其中于含浸树脂之步骤中更于树脂中可混入导 电性物质,如碳黑、石墨粉、中间相沥青粉末、气 相成长系碳纤维、奈米碳管等,以增加导电性。 12.依申请专利范围第11项所述之碳纤维纸之制造 方法,其中于树脂中混入导电性物质时,其混入重 量占树脂总重量之0.1-20wt%范围内为佳。 13.依申请专利范围第1项所述之碳纤维纸之制造方 法,其中碳化处理步骤中所使用之惰性气体以使用 氮气为佳。 14.依申请专利范围第1项所述之碳纤维纸之制造方 法,其中于制毡步骤中系将氧化纤维毡加热至400- 3000℃制成碳化及石墨化之氧化纤维毡,再进行后 续制程。 15.一种碳纤维纸之组成结构,其系由碳纤维与高分 子树脂所组成,而该碳纤维之直径介于5-20m之间, 长度介于0.1-15cm之间且限氧指数(L.O.I)在40以上。 16.依申请专利范围第15项所述之碳纤维纸之组成 结构,其中该氧化纤维毡系由PAN纤维、沥青纤维、 酚醛纤维或纤维素纤维经热处理所制成。 17.依申请专利范围第15项所述之碳纤维纸之组成 结构,其中该氧化纤维之密度在1.2-1.6g/cm3之间。 18.依申请专利范围第15项所述之碳纤维纸之组成 结构,其中该高分子树脂系为热固性型的树脂或热 可塑性型的树脂。 19.依申请专利范围第15项所述之碳纤维纸之组成 结构,其中该高分子树脂系选用酚醛树脂(phenol resin)、喃树脂(furan resin)或聚醯胺树脂(polyimide resin)等。 图式简单说明: 第1图系本发明之制造方法流程图
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