[發明專利]碳纖維紙及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010627370.3
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN113882186B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 陳輝;沈志剛;李磊;王賀團
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: D21H13/50
• 分類號: D21H13/50;D21F11/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉亭亭;劉依云

1.一種碳纖維紙，其特征在于，該碳纖維紙的碳含量98-99.9重量%，孔隙率為82-90%，透氣率為5×10⁴-8×10⁴?mL?mm/（cm²?h?mmHg）；其中，制備碳纖維紙的方法包括以下步驟：（1）將含有短切碳纖維、短切多孔碳纖維、分散劑、粘合劑和溶劑的混合物經過濕法造紙得到碳纖維紙前驅體；

（2）采用酚醛樹脂溶液對所述碳纖維紙前驅體進行浸漬，然后進行固化、碳化和石墨化；其中，以短切碳纖維和短切多孔碳纖維的總量為基準，短切碳纖維的含量為60-97重量%，所述混合物中，分散劑的含量為0.01-1重量%，粘合劑的含量為0.01-1重量%；所述短切多孔碳纖維的孔隙率為30-80%。

2.根據權利要求1所述的碳纖維紙，其中，

所述碳纖維紙的透氣率為5.5×10⁴-7.5×10⁴mL?mm/（cm²?h?mmHg）。

3.一種制備權利要求1或2所述的碳纖維紙的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

（1）將含有短切碳纖維、短切多孔碳纖維、分散劑、粘合劑和溶劑的混合物經過濕法造紙得到碳纖維紙前驅體；

（2）采用酚醛樹脂溶液對所述碳纖維紙前驅體進行浸漬，然后進行固化、碳化和石墨化；

其中，以短切碳纖維和短切多孔碳纖維的總量為基準，短切碳纖維的含量為60-97重量%，所述混合物中，分散劑的含量為0.01-1重量%，粘合劑的含量為0.01-1重量%；所述短切多孔碳纖維的孔隙率為30-80%。

4.根據權利要求3所述的方法，其中，以短切碳纖維和短切多孔碳纖維的總量為基準，短切碳纖維的含量為75-85重量%。

5.根據權利要求3或4所述的方法，其中，所述混合物的固含量為0.005-0.5重量%。

6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述混合物的固含量為0.01-0.1重量%。

7.根據權利要求3或4所述的方法，其中，所述混合物中，分散劑的含量為0.1-0.5重量%。

8.根據權利要求3或4所述的方法，其中，所述短切碳纖維的電阻率為0.001-0.01?Ω·cm；

和/或，所述短切碳纖維的長度為3-18mm；

和/或，所述短切碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維和/或瀝青基碳纖維。

9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述短切碳纖維的電阻率為0.001-0.002Ω·cm；

和/或，所述短切碳纖維的長度為5-15mm。

10.根據權利要求3或4所述的方法，其中，所述短切多孔碳纖維的孔徑為0.01-5μm；

和/或，所述短切多孔碳纖維的比表面積為50-200?m²/g；

和/或，所述短切多孔碳纖維的長度為1-5?mm；

和/或，所述短切多孔碳纖維的直徑為0.2-30?μm；

和/或，所述短切多孔碳纖維的電阻率為0.001-0.01?Ω·cm；

和/或，所述短切多孔碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維和/或瀝青基碳纖維。

11.根據權利要求10所述的方法，其中，所述短切多孔碳纖維的孔徑為0.05-1μm；

和/或，所述短切多孔碳纖維的比表面積為100-180?m²/g；

和/或，所述短切多孔碳纖維的長度為2-3mm；

和/或，所述短切多孔碳纖維的直徑為0.5-10μm；

和/或，所述短切多孔碳纖維的電阻率為0.001-0.002Ω·cm。

12.根據權利要求3或4所述的方法，其中，所述分散劑選自聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯和纖維素衍生物中的至少一種。