[发明专利]一种超细碳粉的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种超细碳粉及其制备方法和应用，属于粉末技术领域。通过将短碳纤维进行脱胶处理，然后在软性金属粉末的辅助下进行球磨和分离，获得具有特殊结构的超细碳粉。本发明得到的超细碳粉粒度均匀，粒度分布窄，分散性能好；同时超细碳粉还保留了碳纤维在微观上的晶体结构，因此具有碳纤维的强度、高导电性。抗氧化性等优异的特性。本发明成功地解决了碳超细粉碎技术工艺流程长、工艺周期复杂、设备投入大，对石墨或纤维晶体结构的完整性破坏明显，所设计和制备的超细碳粉性能优异，制备工艺简单，成本低。

技术领域

本发明涉及一种超细碳粉，具体涉及一种超细碳粉及其制备方法和应用，属于碳材料制备领域。

背景技术

超细碳粉(包括石墨粉、碳纤维粉等)粒度小于10μm，具有熔点低、化学活性高、磁性强、热传导好、对电磁波的异常吸收等特性，主要用于导电材料(电刷、碳棒等)、耐磨润滑材料(干粉石墨润滑剂、活塞杯等)。其中，最引人瞩目的就属碳纤维粉，它是一种含碳量在85％以上的高强高模量的碳纤维长丝经二次加工得到的粉状碳素材料，它保留了碳纤维的众多优异性能，并且形状细小，比表面积大，易于与基体树脂进行复合，如与热塑性树脂混合可制备碳纤维增强热塑性树脂注塑料，与热固性树脂(如环氧树脂、氰酸酯树脂、双马树脂等)、固化剂等混合可制备热固性模压料、浇铸料，在金属基碳纤维复合材料、陶瓷基碳纤维复合材料中也广泛使用碳纤维粉末。

超细粉的制备和使用面临的两大难题即粉体的破碎和分散。目前，碳粉主要的粉碎工艺包括气流磨、振动磨、搅拌磨等机械粉碎工艺，而分散多采用加分散剂进行超声分散、机械分散、化学分散等。但超细粉碎技术工艺流程长、工艺周期复杂、设备投入大，而且会大量破坏石墨或碳纤维的晶体结构的完整性，降低了润滑、导热导电等性能。此外，超细粉末在使用过程中的易团聚，如以粉料形式加入铜粉中制备石墨/铜复合材料中时，在混料过程中超细石墨粉自发聚集，导致分布不均匀。

中国专利CN 105088421B公开了一种碳纤维粉末的制备方法，主要解决现有技术中存在的能量消耗高生产效率低的问题，该发明所采用的碳纤维粉末的制备方法，包括以下步骤：(1)将连续碳纤维与熔融状态下的热塑性树脂经剪切、研磨、混合得到含碳纤维粉末和所述热塑性树脂的混合物；(2)用上述热塑性树脂的良溶剂溶解上述混合物中的热塑性树脂；(3)固液分离得到所述碳纤维粉末的技术方案，较好地解决了该技术问题，可用于碳纤维粉末的工业生产中。

中国专利CN 104098081B公开了一种小长径比碳纤维粉的制备工艺，包括以下步骤：A、扎束；B、粘合；C、切片或磨粉；D、溶解；E、分离；F、净化。该发明提供一种小长径比碳纤维粉的制备工艺，创造了一种全新的生产工艺，能够生产出长径比与细度更小的碳纤维粉，进而能够大大提高碳纤维粉的使用效果，促进行业与企业的发展。

为解决碳纤维粉的团聚问题，中国专利CN 104088132B公开了一种碳纤维粉表面改性方法，其步骤是先对碳纤维粉进行空气灼烧预处理，再将预处理后的碳纤维粉浸入氧化液进行表面改性，最后对改性后的碳纤维粉进行清洗处理得到表面改性的碳纤维粉,该发明方法得到了改性碳纤维粉具有良好的溶剂浸润性和分散稳定性，与基体复合时的界面结合能力较好。

日本专利JPH10273882A揭示了一种采用聚丙烯腈基碳纤维制备碳纤维粉末的方法，即先使聚丙烯腈基碳纤维缓慢通过加热到600～700℃的烘箱(通过时间根据碳纤维的面密度大小为0.5分钟至8分钟)以除去碳纤维上的上浆剂(否则碳纤维在粉粹时易粘接)，然后经切短、粉粹、(多次)研磨得到碳纤维粉末，这种碳纤维粉末的长度一般为3～300μm，但是该专利所得碳纤维粉末的粒径分布宽，粒径大，硬度差，不适合用于作为增强材料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种超细碳粉及其制备方法和应用。

本发明一种超细碳粉，所述超细碳粉为在金属粉末辅助下由脱胶碳纤维经机械力破碎获得的软质超细碳粉、硬质超细碳粉、镶嵌于金属粉末内部的超细碳粉；所述金属粉末非硬质合金粉末。