[发明专利]一种水刺工艺的碳纤维无纺布制备方法

权利要求书

1.一种水刺工艺的碳纤维无纺布制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、水刺：将碳纤维原丝水刺成无纺布，所述碳纤维原丝为聚丙烯腈纤维或粘胶纤维；

S2、浸扎处理：采用处理剂对无纺布进行浸轧处理；

S3、预氧化热处理：将步骤S2处理后的无纺布进行预氧化热处理，制得预氧化无纺布；

S4、低温碳化处理：将预氧化无纺布在600℃-900℃下进行低温碳化处理，制得低温碳化无纺布，其中，低温碳化时间为10min-15min；

S5、高温碳化处理：将低温碳化无纺布在1200℃-2000℃下进行高温碳化处理，制成碳纤维无纺布，其中，高温碳化时间为3min-30min。

2.根据权利要求1所述的一种水刺工艺的碳纤维无纺布制备方法，其特征在于：步骤S1中所采用的碳纤维原丝的线密度为1dtex-2dtex，长度为30mm-60mm。

3.根据权利要求2所述的一种水刺工艺的碳纤维无纺布制备方法，其特征在于：所述碳纤维原丝的线密度为1.33dtex-1.5dtex，所述碳纤维原丝的长度为38mm。

4.根据权利要求1所述的一种水刺工艺的碳纤维无纺布制备方法，特征在于：步骤S2中所采用的处理剂为磷酸铵和磷酸二氢铵的混合溶液，混合溶液的混合比例为磷酸铵：磷酸二氢铵＝0.2-0.5。

5.根据权利要求4所述的一种水刺工艺的碳纤维无纺布制备方法，其特征在于：步骤S2中所采用的浸扎处理工艺为：轧车压力为3kg，处理剂用量为20g/L-100g/L，一浸一轧，带液率为50％-70％；再采用定型机对浸轧处理后的无纺布进行烘干，烘干温度为100℃-200℃，烘干时间为2min-3min。

6.根据权利要求5所述的一种水刺工艺的碳纤维无纺布制备方法，其特征在于：步骤S2中的处理剂是浓度为60g/L的混合溶液，浸扎后带液率为70％；浸轧处理后的无纺布烘干温度为100℃，时间为3min；

其中，处理剂是通过称取磷酸铵20g，磷酸二氢铵40g，加入940g水，充分搅拌均匀，配制成磷酸铵：磷酸二氢铵＝0.5，制得浓度为60g/L的混合溶液。

7.根据权利要求1所述的一种水刺工艺的碳纤维无纺布制备方法，特征在于：步骤S3中，将浸扎处理后的无纺布绷紧并且固定在采用石墨制作的夹持架上，放置于高温气氛烧结炉中进行预氧化热处理，预氧化热处理的温度为200℃-300℃，预氧化热处理的时间为60min-90min，预氧化热处理的气氛为空气。

8.根据权利要求8所述的一种水刺工艺的碳纤维无纺布制备方法，其特征在于：所述预氧化热处理的温度为260℃，预氧化时间为60min。

9.根据权利要求1所述的一种水刺工艺的碳纤维无纺布制备方法，特征在于：步骤S4中将预氧化热处理后的无纺布继续在高温气氛烧结炉中进行低温碳化处理，在高温气氛烧结炉中充入高纯度氮气，氮气纯度大于等于99％，并且设置升温速率为15℃/min，升温至900℃，保持900℃高温10min。

10.根据权利要求1所述的一种水刺工艺的碳纤维无纺布制备方法，特征在于：步骤S5中将低温碳化处理后的无纺布继续在高温气氛烧结炉中进行高温碳化处理，在高温气氛烧结炉中充入高纯度氩气，氩气纯度大于等于99％，并且设置高温气氛烧结炉的升温速率为5℃/min，升温至2000℃，保持2000℃高温3min，然后开始降温，待高温气氛烧结炉炉腔温度降至室温后停止输入氩气并且取出，即得到碳纤维无纺布。