[發(fā)明專利]一種碳纖維紙鋼的生產(chǎn)工藝有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201310419033.5 | 申請(qǐng)日： | 2013-09-16 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN103556524A | 公開（公告）日： | 2014-02-05 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 王北亭;王霄飛;呂娟 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 王霄飛;王北亭 |
| 主分類號(hào)： | D21H13/50 | 分類號(hào)： | D21H13/50;D21H21/08 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 100038 北京市海淀區(qū)*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 碳纖維 生產(chǎn)工藝 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種碳纖維紙鋼新材料，更涉及戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中碳纖維新材料領(lǐng)域，特別是這種新材料在紙鋼的生產(chǎn)工藝中。
背景技術(shù)
碳纖維是發(fā)明家愛迪生首先發(fā)現(xiàn)的一種新材料，上世紀(jì)50年代起逐步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，由于其材料性能優(yōu)異初期用于航空、航天利于，近年來向工業(yè)和民用領(lǐng)域滲透，在碳纖維科學(xué)和生產(chǎn)領(lǐng)域還未有用其制作紙鋼的報(bào)導(dǎo)。
紙鋼是當(dāng)代高科技的成果，它是用極細(xì)的金屬絲和纖維混在紙漿中，用造紙法制成的特殊材料，所以又叫金屬纖維紙。薄的僅零點(diǎn)幾毫米，和紙一樣薄，可是強(qiáng)度卻和鋼材相當(dāng)；厚的可由幾層薄紙鋼片用合成樹脂粘合而成，厚度達(dá)2-3厘米。紙鋼可制成板材，亦可沖壓軋制成槽型、波型和各種異形材。
美國用金屬纖維作為加強(qiáng)材料制作紙鋼的消息，在中國最早只有《廣東造紙技術(shù)通訊》1981年Z1期《紙鋼——金屬纖維紙》和《科學(xué)之友》1995年10期楊朋《神奇的紙鋼》介紹：紙和鋼本是風(fēng)馬牛不相及，但現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)卻孕育出紙鋼這種新穎別致的材料。它不僅可以做得和紙一樣薄，而且強(qiáng)度能和鋼材相似，再加上它以紙和鋼作基材，因而稱『紙鋼』名副其實(shí)。紙鋼是用極細(xì)的金屬細(xì)絲纖維，混在紙漿中，用造紙法制成的，故又叫金屬纖維紙。薄的為零點(diǎn)幾毫米，厚的可由幾層薄紙鋼片用合成樹脂粘合而成，厚度為二、三厘米。紙鋼可制成板材，亦可沖壓軋制成槽型、波型等各種異形材。其強(qiáng)度可達(dá)600公斤／厘米以上。已往國外紙鋼的制造和中國的介紹，都是采用金屬纖維制造，強(qiáng)度一般，重量較重，韌性也不夠好，易斷。如果能將碳纖維材料應(yīng)用到紙鋼中，那無疑是本領(lǐng)域中一項(xiàng)重大的技術(shù)突破。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了設(shè)計(jì)出一種全新材料的紙鋼，采用了碳纖維和纖維素纖維相結(jié)合的方式制造紙鋼。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種碳纖維紙鋼的生產(chǎn)工藝，關(guān)鍵是：所述的紙鋼以碳纖維和纖維素纖維作為原材料，工藝過程包括：
a、將碳纖維長絲切斷為3～10mm的短纖維，在分散劑中疏解為均勻的單纖維懸浮液；
b、將上述單纖維懸浮液與纖維素纖維混合打漿制成成膜液體，在濕法無紡布設(shè)備上抄造成碳纖維紙鋼原紙；
c、采用干法預(yù)浸機(jī)對(duì)碳纖維紙鋼原紙實(shí)施浸膠處理，浸膠量為碳纖維紙鋼原紙重量的25％～40％；
d、碳纖維紙鋼原紙?jiān)?80～370℃、15～35kg／cm2雙柱下加壓熱油導(dǎo)熱式熱壓機(jī)層合熱壓成型；或利用RTM真空罐，在120～180℃，5～20kg／cm2的條件下，進(jìn)行真空熱壓成型。
所述的碳纖維與纖維素纖維在制成的碳纖維紙鋼中的質(zhì)量百分比含量為1％～95％。
所述的分散劑為陽離子聚丙烯腈胺。
所述的分散劑的用量為碳纖維干重的0.2％。
本發(fā)明采用了碳纖維和纖維素纖維制造紙鋼，碳纖維強(qiáng)度是鋼的4倍、重量是鋼的1／10之一、是迄今為止唯一在2000℃強(qiáng)度不損失的材料，故利用碳纖維制造的紙鋼表現(xiàn)出更優(yōu)異的特性。紙鋼作為一種新材料，在中國之見諸與國外產(chǎn)品的介紹和報(bào)導(dǎo)，至今、未有實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)化生產(chǎn)的制品；利用本發(fā)明的技術(shù)，已成功地完成了工業(yè)化試生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
一種碳纖維紙鋼的生產(chǎn)工藝，關(guān)鍵是：所述的紙鋼以碳纖維和纖維素纖維作為原材料，工藝過程包括：
a、將碳纖維長絲切斷為3～10mm的短纖維，在分散劑中疏解為均勻的單纖維懸浮液；
b、將上述單纖維懸浮液與纖維素纖維混合打漿制成成膜液體，在濕法無紡布設(shè)備上抄造成碳纖維紙鋼原紙；
c、采用干法預(yù)浸機(jī)對(duì)碳纖維紙鋼原紙實(shí)施浸膠處理，浸膠量為碳纖維紙鋼原紙重量的25％～40％；
d、碳纖維紙鋼原紙?jiān)?80～370℃、15～35kg／cm2雙柱下加壓熱油導(dǎo)熱式熱壓機(jī)層合熱壓成型；或利用RTM真空罐，在120～180℃，5～20kg／cm2的條件下，進(jìn)行真空熱壓成型。
根據(jù)碳纖維紙鋼制品不同強(qiáng)度要求，所述的碳纖維與纖維素纖維在制成的碳纖維紙鋼中的質(zhì)量百分比含量為1％～95％。
所述的分散劑為陽離子聚丙烯腈胺。
所述的分散劑的用量為碳纖維干重的0.2％。本發(fā)明在具體實(shí)施時(shí)，利用該技術(shù)分別試制了兩個(gè)批次的制品：
紙鋼試樣一、
紙鋼尺寸：長2200mm、寬1200mm、厚度1.2mm；
紙鋼層合數(shù)：碳纖維含量30％、80g/m2碳纖維紙鋼原紙10層；
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