[发明专利]用于长切碳纤维分散的装置

说明书

用于长切碳纤维分散的装置，涉及无机纤维分散领域。包括分散液圆筒、大孔分散板、小孔分散板、中心转轴、电动机、调速箱、吊篮、横梁、升降机构；大孔分散板的板面与小孔分散板的板面相互垂直构成交错布置，利用电动机驱动大孔分散板和小孔分散板作高速旋转运动，引导分散液圆筒内的液体发生强烈扰动并伴随速度周期性变化，从而使伴随流体运动的长切碳纤维得到良好均匀的分散效果。具有分散速度快、分散匀度高、沉降时间长、结构简单、操作方便等特点，适用于长切碳纤维的分散工艺，对于制备高性能碳纤维纸、碳纤维复合材料具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及无机纤维分散领域，特别是涉及一种用于长切碳纤维分散的装置。

背景技术

碳纤维是一种高强度、高模量的新型纤维材料，质量比金属铝轻、强度却高于钢铁，并且具有耐高温、耐腐蚀等特点，在航空航天、国防军工和民用方面都是重要材料。碳纤维很少直接应用，通常经深加工制备成新产品或复合材料使用，碳纤维纸便是其中一种深加工制品。碳纤维纸是目前制备质子交换膜燃料电池气体扩散层的重要基体材料，其结构和性能对质子交换膜燃料电池的性能产生极其重要的影响。

碳纤维具有石墨乱层结构，导致碳纤维表面活性基团少，表面活性低，憎水性强，不易良好分散；如何使碳纤维良好分散于水中是湿法制造碳纤维纸过程中的关键因素。由于纤维长度对碳纤维在水中分散性能影响很大，较长的纤维长度使碳纤维在水中容易相互打结，较大的自身质量也使得纤维沉降时间缩短，从而影响成纸的匀度和强度；目前，国内外工艺对碳纤维进行分散基本都采用长度小于20mm的短切碳纤维，甚至采用长度小于10mm的短切碳纤维以期达到较好的分散效果，但由于短切碳纤维相互间结合力较小，采用短切碳纤维制成的碳纤维纸强度较低、柔韧性差、易断裂，严重限制碳纤维纸在某些重要领域的应用。

针对上述的问题，若采用长度在20～100mm之间的长切碳纤维用于制备碳纤维纸，则大大提高碳纤维纸的强度和性能，更容易生产制造出高性能碳纤维纸，从而进一步拓宽碳纤维纸的应用领域。因此，设计出一种高效的用于长切碳纤维分散的装置，对于制备高性能碳纤维纸、碳纤维复合材料具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供分散速度快、分散匀度高、沉降时间长、结构简单、操作方便的一种用于长切碳纤维分散的装置。

本发明设有分散液圆筒、大孔分散板、小孔分散板、中心转轴、电动机、调速箱、吊篮、横梁、升降机构；

所述分散液圆筒为立式圆筒形容器，用于盛装分散液和长切碳纤维；

所述大孔分散板是板面上有规则布置多排较大尺寸通流孔的平板；

所述小孔分散板是板面上有规则布置多排较小尺寸通流孔的平板，并且小孔分散板的通流孔总面积小于大孔分散板的通流孔总面积；

所述中心转轴竖直设置在分散液圆筒的中心轴线上，两个相同形状的大孔分散板竖直放置并对称安装在中心转轴上，两个相同形状的小孔分散板竖直放置并对称安装在中心转轴上，大孔分散板的板面与小孔分散板的板面相互垂直构成交错布置；

所述电动机的转轴通过调速箱与中心转轴同轴连接；

所述吊篮固定安装在横梁的一端，吊篮内放置并固定电动机和调速箱；

所述升降机构与横梁的另一端连接并控制横梁上下移动；

进一步的，所述分散液圆筒盛装的长切碳纤维，其长度在20～100mm之间；

进一步的，所述大孔分散板的通流孔径在适用于它的长切碳纤维长度的2～3倍之间；

进一步的，所述小孔分散板的通流孔径在适用于它的长切碳纤维长度的1.5～2倍之间。

与现有技术相比，本发明具有以下几个优点：