碳纤维纸完整版本

碳纤维造纸情况分析轻化工程102

时间2012年3月22日碳纤维纸

碳纤维纸是指具有一定碳纤维含量的功能纸。纸中碳纤维含量可从2%-100％。碳纤维概念碳纤维是复合材料

碳纤维是一种纤维状碳材料。呈黑色，坚硬，是一种强度比钢的大、密度比铝的小，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。三峡-H的碳纸扫描电镜扫描电镜表面截面碳纤维的性能

作为功能材料，碳纤维所具有的优异物理、化学性能，碳纤维纸都能具有，而且由於纤维以短纤维状态无规排列，性能呈各向同性，而长纤维製品（如无纬布）性能是各向异性。因此对性能均匀性要求高的地方，碳纤维纸更有优势。

碳纤维纸具有导电性，其电阻率可以从107-10-3Ω•cm范围变化，影响碳纤维纸电阻率的因素主要是碳纤维的含量和碳纤维自身的电阻率；此外，碳纤维的长度、纸的密度和厚度，以及纸的加工工艺和后整理工艺，都直接影响碳纤维纸的电阻值及其稳定性。

碳纤维纸具有优异的电热性能。碳纤维纸通电后，在适当的电阻和电压下，具有优异的发热性能，它的发热温度范围通常是30-250℃，电热转换效率＞97％，比传统材料节能15％-30％，而且还有一种其他发热材料所不及的性能，它的远红外电——热辐射转换率＞70％，而且还放射出5-20μm的远红外线，这是适应人体血液迴圈，具有保健功能的远红外波。

碳纤维是一种电阻型吸波材料，对电磁波有一定的吸收和反射性能，因而用於遮罩材料和吸波材料。介绍短切碳纤维复合材料比连续长纤维复合材料对雷达波有比较好的吸波效果。

碳纤维粉碳纤维纸的力学性能研究碳纤维纸的力学性能，并对比不同配抄纤维所成纸页的力学性能。结果表明，当采用植物纤维和碳纤维配抄时，在一定范围内增加碳纤维含量能够提高纸页的紧度、抗张强度、耐破度、撕裂度。超过这个范围会使这些力学性能急剧下降；随着碳纤维含量的提高，耐折度不断下降。采用聚乙烯/聚丙烯皮芯层双组分纤维（ES纤维）作为配抄纤维所成纸页的力学性能不如采用植物纤维所成纸页的力学性能碳纤维含量对纸页紧度的影响碳纤维含量对纸页紧度的影响如图

所示以上现象可能和以下因素有关：①碳纤维之间的搭接②植物纤维被压扁、压溃后的厚度与碳纤维直径比；③碳纤维与植物纤维的密度比，等等确切的原因还有待进一步研究。碳纤维含量对纸页抗张强度的影响碳纤维导电屏蔽纸张抗张指数与碳纤维含量变化的关系。由图可知，碳纤维导电屏蔽纸的抗张指数随碳纤维含量的增加先上升后下降虽然碳纤维之间及与植物纤维之间难以形成有效的化学键结合，但在一定范围内碳纤维对纸页还是有增强效果的。碳纤维导电屏蔽纸抗张强度随着碳纤维含量先上升后下降的现象与碳纤维特性有关。由图可以看出，碳纤维部分表面被胶黏物和杂质覆盖着，比较粗糙，因而被植物纤维包围时能与植物纤维产生一定的“锚锭效应”

在一定范围内与植物纤维产生较强的交织力；而且碳纤维抗拉强度也高，从而弥补了由植物纤维含量下降而导致的植物纤维间化学键结合力的损失，使纸页的强度不仅没有下降反而有所上升。随后，植物纤维含量的进一步减少，一方面使得结合力下降，另一方面也使得碳纤维与植物纤维之间的交织力下降（碳纤维周围的植物纤维减少），从而使得纸张的抗张强度下降。碳纤维含量对纸页撕裂指数的影响与耐破指数和抗张指数相似，撕裂指数先上升后下降产生这种变化的原因与引起耐破指数和抗张指数变化的原因相似碳纤维含量对纸页撕裂指数的影响碳纤维含量对纸页耐折度的影响碳纤维的脆性使得纸页的耐折度急剧下降碳纤维的生产工艺普通碳纤维纸的生产工艺是借用常规纸浆造纸工艺製成，它将长度为l-8mm的碳纤维与植物纤维（或人造纤维）混合打浆，再利用造纸机将纸浆湿法成型製成的。这种碳纤维纸中的碳纤维含量一般为5%-60%，如碳纤维含量再高则在工艺上尚存在一些困难，而且碳纤维的长度也相对较短，因长度太长，打浆时碳纤维缠绕很难分散均匀；这些因素在一定程度上影响了碳纤维纸性能的提高。碳纤维纸的制备方法湿法抄造的工艺流程可用下面的示意图表示：目前一种新的被称为乾法造纸的工艺正在兴起，它是利用气流成网技术将碳纤维製成纸一样厚的无纺布，再经后整理製成碳纤维纸。这种纸的纤维长度长、纸的机械性能好、且生产率高、环境污染小，是一种很有发展前途的造纸工艺。碳纤维的应用

抗静电包装材料

不同电阻值的碳纤维纸具有不同的用处，电阻率在107-104Ω•cm的碳纤维纸，具有抗静电性能，用於需要抗静电要求的电子器件的包装材料。

电磁波遮罩材料

电磁波的危害愈来愈引起人们的关注。一般说来，具有良好的电导率和磁导率的材料，对电磁波具有遮罩功能，人们已经把碳纤维混在塑胶中，製成具有电磁遮罩功能的塑胶罩壳。利用高性能碳纤维纸製作遮罩功能的製品更具特色，有人提出把碳纤维纸贴在玻璃钢表面或塑胶表面，用它做成具有电磁遮罩功能的罩壳，也许更省材料，更能保持罩壳原有机械性能。或者将纸浸渍树脂、成型，製成超薄多孔遮罩罩壳。

高品质音响材料用碳纤维纸制作扬声器的纸盆，是各名牌高级音响的专利，这是因为碳纤维纸盆密度小，质量轻，有较高灵敏度。碳纤维传播声音的速度快，据测碳纤维为11.17km/s，木纤维为1.45km/s，这利于减少失真度，音质清晰，音响效果极佳。新能源和电化学领域用材料电阻率在10-2-10-3Ω•cm的碳纤维纸属高性能碳纤维纸，通常称之高导电率碳纤维纸，在新能源和电化学领域正在广泛推广应用。

。绿色能源：

燃料电池愈来愈受到人们的关注。它是利用空气中的氧同燃料（氢气）在质子分离膜和催化剂的共同作用下变成电能，同时排出副产物——热水整个反应中要求电极材料具有如下性能：1.足够的化学稳定性，耐腐蚀；2.多孔性；即要有足够数量的孔隙，以保证燃料气体的供给和副产物水的排出；同时还应有相当数量微孔，以保证化学反应充分进行，提高发电效率；3.导电性：具有低的电阻，降低电池内耗。科学家经过多种探索，确认高性能碳纤维纸能满足上述性能要求。而且和原碳材料电极相比，还有体积小、质量轻、效率高等优点。现在，用高性能碳纤维纸製作质子交换膜——燃料电池（PEMFC）的气体扩散层电极材料，已经得到各燃料电池製造商的认同，从而得到很快发展。

现代武器装备材料将碳纤维和其他吸波材料结合製成的碳纤维纸，可望在隐形武器上应用。

美国在1991年海湾战争和1999年科索沃战争中使用了“微波炸弹”，微波炸弹是非杀伤性炸弹，它装满石墨和碳纤维，爆炸后将它们撒向空间，以破坏敌方雷达防御体系和通讯体系。炸弹里的碳纤维很可能含有碳纤维纸，因为纸更具漂浮性，在空间停留时间更长。环保防护材料

具有吸附过滤功能的碳纤维纸在环保和化工行业有广阔用途，如空气清新器、空调机、防毒口罩、防护服、化工过滤装置等。

高性能碳纤维纸作为功能材料的用途远不止上述几点，它的许多性能还有待去认识、去开拓，譬如在电化学领域、环保、航太、冶金、能源和建材等诸多行