[发明专利]一种碳纤维纸钢原纸的生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及到一种碳纤维纸钢新材料，更涉及战略性新兴产业中碳纤维新材料领域，特别是这种新材料用在纸钢原纸的生产工艺中。

背景技术

碳纤维是发明家爱迪生首先发现的一种新材料，上世纪50年代起逐步实现了产业化，由于其材料性能优异初期用于航空、航天利于，近年来向工业和民用领域渗透，在碳纤维科学和生产领域还未有用其制作纸钢的报导。

纸钢是当代高科技的成果，它是用极细的金属丝和纤维混在纸浆中，用造纸法制成的特殊材料，所以又叫金属纤维纸。薄的仅零点几毫米，和纸一样薄，可是强度却和钢材相当；厚的可由几层薄纸钢片用合成树脂粘合而成，厚度达2-3厘米。纸钢可制成板材，亦可冲压轧制成槽型、波型和各种异形材。

金属纤维增强纸钢一经问世，就已呈现出广阔的应用前景。国外已用它制造汽车、火车的车厢、飞机机身的内壁材料。用纸钢造的轻便房屋，可以装拆转运，适宜作临时性的工厂、课堂和野营房屋用。

已往国外纸钢的制造和中国的介绍，都是采用金属纤维制造，强度一般，重量较重，韧性也不够好，易断。如果能将碳纤维材料应用到纸钢中，那无疑是本领域中一项重大的技术突破。

发明内容

本发明的目的是为了设计出一种全新材料的纸钢原纸，采用了碳纤维和纤维素纤维相结合的方式制造纸钢。

本发明采用的技术方案是，一种碳纤维纸钢原纸的生产工艺，关键是：纸钢原纸采用碳纤维和纤维素纤维作为原材料，所述的生产工艺过程包括：

a、碳纤维长丝切断为3～10mm的短纤维，对短切碳纤维进行表面研磨或高温氧化处理，以阳离子聚丙烯腈胺为分散剂，将碳纤维在分散剂中疏解为均匀的单纤维悬浮液；

b、将上述的单纤维悬浮液与纤维素纤维混合打浆制成成膜液体，在湿法无纺布设备上抄造成碳纤维纸钢原纸。

分散剂的用量为碳纤维干重的0.2％。

所述的碳纤维与纤维素纤维在制成的碳纤维纸钢中的质量百分比含量为1％～95％。

本发明的有益效果是采用了碳纤维和纤维素纤维制造纸钢原纸，从而制成了非金属材料纸钢。碳纤维纸钢原纸是制造碳纤维纸钢的基础材料，碳纤维强度是钢的4倍、重量是钢的1/10之一、是迄今为止唯一在2000℃强度不损失的材料，故利用碳纤维纸钢原纸制造的纸钢表现出更优异的特性。

具体实施方式

一种碳纤维纸钢原纸的生产工艺，关键是：纸钢原纸采用碳纤维和纤维素纤维作为原材料，所述的生产工艺过程包括：

a、碳纤维长丝切断为3～10mm的短纤维，对短切碳纤维进行表面研磨或高温氧化处理，以阳离子聚丙烯腈胺为分散剂，将碳纤维在分散剂中疏解为均匀的单纤维悬浮液；

b、将上述的单纤维悬浮液与纤维素纤维混合打浆制成成膜液体，在湿法无纺布设备上抄造成碳纤维纸钢原纸。

分散剂的用量为碳纤维干重的0.2％。

根据碳纤维纸钢制品不同强度要求，所述的碳纤维与纤维素纤维在制成的碳纤维纸钢中的质量百分比含量为1％～95％。

利用该技术按照碳纤维含量不同、纸张定量不同，分批次进行了试制：

碳纤维纸钢原纸试样一、

纸张定量：    46kg；

碳纤维含量：  12％。

碳纤维纸钢原纸试样二、

纸张定量：    46kg；

碳纤维含量：  30％。；

碳纤维纸钢原纸试样三、

纸张定量：    80kg；

碳纤维含量：  30％。

碳纤维纸钢原纸试样四、

纸张定量：    10kg；

碳纤维含量：  95％。

本发明利用碳系纤维和纤维素纤维为增强体制成碳纤维纸钢原纸，并利用本发明碳纤维纸钢原纸试制的碳纤维纸钢，比强度、比刚度大于钢材，以其强度大、质量轻、耐酸碱、防静电、电磁屏蔽等优异材料性能，可在多种领域广泛应用。