[發(fā)明專利]混合紗及其制造方法、炭紙及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011444372.5
• 申請(qǐng)日: 2020-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN112663189A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳剛平;劉玉婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): D02G3/04
• 分類號(hào): D02G3/04;D02G3/16;D02G3/40;D21H27/30
• 代理公司: 太原申立德知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 程園園

1.一種混合紗，其特征在于，所述混合紗是由短切碳纖維、熱塑性樹脂纖維、Novolak型酚醛樹脂粒子及固化劑粒子組成的多孔紗。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合紗，其特征在于，所述混合紗的面密度為5～50g/m²、厚度為0.02～0.8mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合紗，其特征在于，所述短切碳纖維、熱塑性樹脂纖維、Novolak型酚醛樹脂粒子、固化劑粒子的質(zhì)量比為1：0.6～1.2：0.2～0.8：0.01～0.1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合紗，其特征在于，所述短切碳纖維的長(zhǎng)度為1～30mm，直徑為2～20μm；所述熱塑性樹脂纖維的平均直徑為1～50μm，平均長(zhǎng)度為1～30mm；所述Novolak型酚醛樹脂粒子的平均粒徑為10～200μm；所述固化劑粒子的平均粒徑為10～200μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合紗，其特征在于，所述熱塑性樹脂纖維為聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚對(duì)苯二甲酸二乙酯纖維、聚對(duì)苯二甲酸二丁酯纖維、聚苯乙烯纖維、聚酰胺纖維、聚碳酸酯纖維中的一種、兩種或兩種以上的組合。

6.一種混合紗的制造方法，其特征在于，由短切碳纖維、熱塑性樹脂纖維、Novolak型酚醛樹脂粒子及固化劑粒子在水中均勻分散，經(jīng)抄造工藝制備而成。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種混合紗的制造方法，其特征在于，所述短切碳纖維的長(zhǎng)度為1～30mm，直徑為2～20μm，在水中的濃度為0.01wt％～0.5wt％；所述熱塑性樹脂纖維的平均直徑為1～50μm，平均長(zhǎng)度為1～30mm，在水中的濃度為0.01wt％～0.5wt％；所述Novolak型酚醛樹脂粒子的平均粒徑為10～200μm，在水中的濃度為0.02wt％～1wt％；所述固化劑粒子的平均粒徑為10～200μm，在水中的濃度為0.01wt％～0.2wt％。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種混合紗的制造方法，其特征在于，所述熱塑性樹脂纖維為聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚對(duì)苯二甲酸二乙酯纖維、聚對(duì)苯二甲酸二丁酯纖維、聚苯乙烯纖維、聚酰胺纖維、聚碳酸酯纖維中的一種、兩種或兩種以上的組合。

9.一種由權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的混合紗制備的炭紙，其特征在于，所述炭紙是由碳纖維和樹脂炭組成的多孔質(zhì)電極基材，其中酚醛樹脂的殘?zhí)柯什坏陀?5％，樹脂炭均勻分布于碳纖維交點(diǎn)處，樹脂炭開裂不高于20％，面內(nèi)電阻率不高于8mΩ·cm，厚度方向電阻率不高于100mΩ·cm。

10.一種由權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的混合紗制備的炭紙的制造方法，其特征在于，混合紗經(jīng)加熱涂層工藝、加熱加壓工藝、炭化工藝制備得到炭紙，具體制造過程包括以下步驟：

步驟1，加熱涂層工藝過程，將混合紗加熱使得Novolak型酚醛樹脂粒子發(fā)生熔融，而熱塑性樹脂纖維未熔融，進(jìn)而將Novolak型酚醛樹脂涂層到碳纖維和熱塑性樹脂纖維表面；

步驟2，加熱加壓工藝過程，取熱涂層后的混合紗，在熱塑性樹脂纖維的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上進(jìn)行加熱，并同時(shí)加壓，得到紙狀物；

步驟3，炭化工藝過程，將紙狀物中的Novolak型酚醛樹脂進(jìn)行炭化，得到多孔質(zhì)電極基材，即炭紙。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的由混合紗制備的炭紙的制造方法，其特征在于，步驟1中所述的加熱涂層工藝過程中，所使用的加熱溫度為70℃～180℃，所使用的加熱時(shí)間為1min～30min。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的由混合紗制備的炭紙的制造方法，其特征在于，步驟2中所述的加熱加壓工藝過程中，所使用的溫度為130～300℃，所使用的壓力為0.5～5MPa，所使用的處理時(shí)間為1min～30min。

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的由混合紗制備的炭紙的制造方法，其特征在于，步驟3中所述的炭化工藝過程中，所使用的最高炭化溫度為1500～2300℃，所使用的熱處理時(shí)間為5min～2hr。