專利名稱：一種耐高溫碳纖維玻璃纖維復合膜的制備方法
技術領域：
本發明屬于復合纖維膜領域，特別涉及到一種由碳纖維和玻璃纖維復合的膜。
背景技術：
近年來，合成纖維因其具有比普通植物纖維紙更高的強度、更穩定的尺寸、 不易老化、更好的耐化學品性能的優點而得到國內外廣泛的關注和應用。專利號為 200410037774. 8的名為“一種碳纖維芳綸纖維合成紙及濕法抄造”的中國發明專利，此發明屬于合成纖維紙領域，特別涉及一種以碳纖維和芳綸纖維為結構纖維、輔以粘接纖維制成的合成纖維紙。該合成纖維 紙具有輕質、柔軟、高強度、高比模量、耐高溫、耐疲勞、抗化學腐蝕、良好的導電性和導熱性、低熱膨脹系數、生物相溶性好等優異特性，可被廣泛用于機電、 航空、航天等高技術領域；該發明同時提供了該種合成纖維紙的濕法制備方法。該專利盡管使用了耐高溫、抗化學腐蝕的芳綸纖維與碳纖維復合而成，但是依然存在芳綸纖維成本高，不阻燃的缺點。更重要的是，其采用濕法造紙的方法進行抄造，具有設備投入大，熱能以及水能耗費巨大，污染大，且批量生產時，不易控制和隨時調整各纖維比例等缺點。
發明內容
本發明旨在提供一種制備簡單，投入少，成本低，耗能少，添加劑使用少，污染少， 工藝控制簡易、更為耐溫、阻燃的碳纖維玻璃纖維復合膜的制備方法。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種耐高溫碳纖維玻璃纖維復合膜的制備方法，其制備包括如下步驟①分別稱取玻璃纖維與碳纖維，玻璃纖維與碳纖維的重量比為99 1-2 3 ；②按玻璃纖維與碳纖維的總重量水重量=1 1000-1 40000的重量比將上述兩種纖維用水稀釋，攪拌均勻，制得漿液C，③在容器1的底部固定好接收網2，并在接收網2的下面安裝好導流板4及在容器3的底部安裝排泄閥5;④把制好的漿液C倒進容器1中，攪拌均勻，再將容器1置于容器3內；⑤把垂直移動容器1或容器3，漿液C從容器1中完全流入到容器3內；或打開排泄閥5，讓漿液C從容器1內流經接收網2，進入容器3，同時在接收網2上形成一層均勻的碳纖維玻璃纖維膜；⑥絕大部分的纖維被接收網2攔截，剩下的液體完全進入到容器3內，成為液體D， 從排泄閥5排出后可作為漿液A和/或漿液B的稀釋液循環使用；⑦把上述碳纖維玻璃纖維膜從接收網2上取下，進行無機粘結劑處理；⑧然后干燥脫水成型，從而得到耐高溫的碳纖維玻璃纖維復合膜。上述玻璃纖維為高堿玻纖、中堿玻纖和無堿玻纖中任一種或幾種；玻璃纖維的直徑為4 μ m 40 μ m，長度為0. 1 20mm。
上述碳纖維由聚丙烯腈纖維、浙青纖維、粘膠絲或酚醛纖維中任一種 經碳化制得； 碳纖維的直徑為4 μ m 40 μ m，長度為2 20mm。上述①-②步驟還可以是A、先把將玻璃纖維按照1 30 1 1000的重量百分比用水稀釋，制得漿液A ；B、然后將碳纖維按照1 1000 1 40000的重量百分比用水稀釋，制得漿液B ；C、分別在漿液A和漿液B中添加聚丙烯酰胺分散劑或聚氧化乙烯分散劑；D、再將A和B液按照玻璃纖維與碳纖維重量百分比99 1 2 3進行混合并攪拌均勻，制得漿液C。上述①_②步驟還可以是I:先將碳纖維按照1 1000 1 40000的重量百分比用水稀釋，制得漿液B ；II 然后按照玻璃纖維與碳纖維重量百分比99 1-2 3所對應的玻璃纖維加入漿液B中攪拌均勻，制得漿液C。上述無機粘結劑是二氧化硅溶膠、堿金屬硅酸鹽凝膠、磷酸鹽凝膠、硅鋁酸鹽凝膠、金屬醇鹽凝膠中任一種或兩種以上；無機粘結劑處理是用浸泡、噴涂或涂布的方式中任一種方式處理；其處理是單面處理或雙面處理。上述干燥脫水是用不同溫度加熱干燥固化、輔以真空干燥固化或常溫干燥固化中任一種方式干燥脫水。上述接收網2為銅網、不銹鋼網、、尼龍網、PET網中任一種網，目數為40目到200 目；且接收網2表面平整，不變形，并確保其平放時處于水平狀態；接收網2上還放置或粘結固定有一層網布，在排水時接受碳纖維和玻璃纖維，以方便排水后取下碳纖維玻璃纖維膜；該網布是尼龍布、滌綸布、玻纖網布、PTFE網布中任一種。上述導流板4是鋁蜂窩板、銅蜂窩板、電鍍網、不銹鋼蜂窩板、聚酯蜂窩板、陶瓷蜂窩板、高強度的金屬網或塑料網中任一種蜂窩板。上述排泄閥5是單個或兩個以上，以增加其排水速度和排水的均勻性。本專利的有益效果是1、采用碳纖維和玻璃纖維，其材料成本低，且阻燃性能良好。2、使用無機粘結劑，其耐溫性能良好，可高達1000°C。3、制備過程所需設備投入少，且碳纖維和玻璃纖維不吸水，極易干燥，耗能特別少。4、整個過程添加劑使用量很少，甚至可以不使用分散劑等有機溶劑，其污染特別少。5、水可以不經過特別處理，而循環使用，浪費特別少，且水的需求量少。6、整個過程便于控制碳纖維以及玻璃纖維的含量和比例，且可以在生產過程中隨時進行調整，工藝成本特別低。7、碳纖維整體分散均勻，可以便于加工成不同溫度要求的面狀發熱體。且碳纖維發熱具有遠紅外作用，還可以用于理療等場所。8、采用玻璃纖維和無機粘結劑，其抗化學性能優異，可以用于防靜電和催化凈化等領域，應用范圍廣。
圖1為應用例容器1的剖視結構示意圖。圖2為應用例容器3的剖視結構示意圖。下面結合附圖和實施例對本專利進一步說明。
具體實施例方式實施例1一種耐高溫碳纖維玻璃纖維復合膜的制備方法，由碳纖維和玻璃纖維用水稀釋后， 按照一定比例混合均勻，經過排水和網板接收，再用無機粘結劑處理，然后脫水干燥而成。成型后的玻璃纖維和碳纖維的重量比優選為4 1。優選的玻璃纖維的直徑為8 μ m,長度為6mm。玻璃纖維采用浸潤劑拉制的原絲，經由濕法在線短切而成。優選的碳纖維的直徑為4 μ m，長度為6mm。碳纖維由聚丙烯腈纖維碳化制得。其制備方法包括如下步驟優選的先將玻璃纖維按照1 100的比例用水稀釋，制得漿液A。然后將碳纖維按照15 100000的比例用水稀釋，制得漿液B。再將漿液A倒入到漿液B中混合均勻，制得漿液C。其中漿液中玻璃纖維與碳纖維重量比為4 1。容器1的底部固定有接收網2，接收網2上放置有38g/m2克重的玻纖網布。接收網2的下面有導流板4。容器1置于不銹鋼容器3內，容器3的底部設有排泄閥5。把配置好的漿液C倒進不銹鋼容器1中并攪拌均勻，然后把器1從容器3中平穩的升起，漿液C從容器1內流出，完全進入到容器3內，成為液體D。同時在接收網2上形成一層均勻的碳纖維玻璃纖維膜。容器3內剩下的液體D可以循環使用，作為漿液A和漿液B的稀釋液。把碳纖維玻璃纖維膜連同玻纖網布從接收網2上取下，以15g/m2的量單面噴涂二氧化硅凝膠，然后在120°C下干燥5mins。再在另一面以15g/m2的量噴涂二氧化硅凝膠，再次在120°C下干燥5mins，從而得到耐高溫的碳纖維玻璃纖維復合膜。其中接收網2為80目的銅網，且平整、牢固的固定在容器1的底部，以確保其水平。導流板4為銅制蜂窩板，其中板厚20mm，孔徑3mm，孔距4. 5mm。用此工藝制備的碳纖維玻璃纖維復合膜，測試150mmX60mm面積的電阻值(電極方向為長度方向)，其值為107 Ω。使用50V的交流電壓進行通電測試，其表面平均溫度為 200°C，在其表面上的10處不同的位置測試其溫度分布，溫度偏差小于10°C。實施例2優選的玻璃纖維的直徑為8 μ m,長度為6mm。玻璃纖維采用浸潤劑拉制的原絲，經由濕法在線短切而成。優選的碳纖維的直徑為4 μ m，長度為6mm。碳纖維由聚丙烯腈纖維碳化制得。其制備方法包括如下步驟將玻璃纖維按照1 100的比例用水稀釋，制得漿液A。然后將碳纖維按照 15 100000的比例用水稀釋，制得漿液B。再將漿液A倒入漿液B中混合并攪拌均勻，制得漿液C。其中漿液C中玻璃纖維與碳纖維重量比為19 1。容器1的底部固定有接收網2，接收網2的下面有導流板4。容器1置于不銹鋼容器3內，容器3的底部設有排水孔5。把漿液C倒進不銹鋼容器1中并攪拌均 勻。容器1不動，容器3中平穩的下降，漿液C從容器1內流出，完全進入到容器3內，成為液體D，同時在接收網2上形成一層均勻的碳纖維玻璃纖維膜。容器3內剩下的液體D可以循環使用，作為A漿液和B漿液的稀釋液。把膜從接收網2上取下，以25g/m2的量單面噴涂二氧化硅凝膠，然后在150°C下干燥5mins。再在另一面以25g/m2的量噴涂二氧化硅凝膠，再次在150°C下干燥5mins，從而得到耐高溫的碳纖維玻璃纖維復合膜。其中接收網2為60目的銅網，將接收網2平整、牢固的固定在容器1的底部，以確保其水平。導流板4為銅制蜂窩板，其中板厚20mm，孔徑3mm，孔距4. 5mm。用此工藝制備的碳纖維玻璃纖維復合膜，測試150mmX60mm面積的電阻值(電極方向為長度方向)，其值為110ΚΩ。實施例3優選的玻璃纖維的直徑為8 μ m,長度為6mm。玻璃纖維采用浸潤劑拉制的原絲，經由濕法在線短切而成。優選的碳纖維的直徑為4 μ m，長度為6mm。碳纖維由聚丙烯腈纖維碳化制得。其制備方法包括如下步驟將玻璃纖維按照1 100的比例用水稀釋，制得漿液A。然后將碳纖維按照 15 100000的比例用水稀釋，制得漿液B。再將漿液A倒入漿液B中混合并攪拌均勻，制得漿液C。其中漿液C中玻璃纖維與碳纖維重量比為2 3。容器1的底部固定有接收網2，接收網2上放置有38g/m2克重的玻纖網布，接收網 2的下面有導流板4。容器1置于不銹鋼容器3內，容器3的底部設有排水孔5。把制好的漿液C倒進不銹鋼容器1中并攪拌均勻。容器1先升起，待容器1內液面高度為5mm時，容器3平穩且快速的下降，剩下的漿液C從容器1內流出，此時容器3內的液體為液體D，同時在接收網2上形成一層均勻的碳纖維玻璃纖維膜。容器3內剩下的液體D可以循環使用， 作為A漿液和B漿液的稀釋液。把膜從接收網2上取下，在碳纖維玻璃纖維膜與玻纖網布的對立面再放置一層 38g/m2克重的玻纖網布，并壓平。以50g/m2的量單面噴涂二氧化硅凝膠，然后在150°C下干燥lOmins。再在另一面以50g/m2的量噴涂二氧化硅凝膠，再次在150°C下干燥lOmins， 從而得到耐高溫的碳纖維玻璃纖維復合膜。其中接收網2為60目的銅網，并平整、牢固的固定在容器1的底部，以確保其水平。導流板4銅制蜂窩板，其中板厚20mm，孔徑3mm，孔距4. 5mm。用此工藝制備的碳纖維玻璃纖維復合膜，測試150mm X60mm面積的電阻值(電極方向為長度方向)，其值為37 Ω。使用50V的電壓進行通電測試，其功率為121W，表面平均溫度為320°C，在其表面上的10處不同的位置測試其溫度分布，溫度偏差小于20°C。
權利要求
1.一種耐高溫碳纖維玻璃纖維復合膜的制備方法，其特征在于其制備包括如下步驟，①分別稱取玻璃纖維與碳纖維，玻璃纖維與碳纖維的重量比為99 1-2 3 ；②按玻璃纖維與碳纖維的總重量水重量=1 1000-1 40000的重量比將上述兩種纖維用水稀釋，攪拌均勻，制得漿液C ；③在容器(1)的底部固定好接收網(2)，并在接收網(2)的下面安裝好導流板(4)及在容器(3)的底部安裝排泄閥(5)；④將容器(1)置于容器(3)內，攪拌均勻，再把制好的漿液C倒進容器(1)中；⑤垂直移動容器(1)或容器(3)，漿液C從容器(1)中完全流入到容器(3)內；或打開排泄閥(5)，讓漿液C從容器(1)內流經接收網(2)，進入容器(3)，同時在接收網(2)上形成一層均勻的碳纖維玻璃纖維膜；⑥絕大部分的纖維被接收網(2)攔截，剩下的液體完全進入到容器(3)內，成為液體D， 從排泄閥(5)排出后可作為稀釋液循環使用；⑦把上述碳纖維玻璃纖維膜從接收網(2)上取下，進行無機粘結劑處理；⑧然后干燥脫水成型，從而得到耐高溫的碳纖維玻璃纖維復合膜。
2.根據權利要求1所述的一種耐高溫碳纖維玻璃纖維復合膜的制備方法，其特征在于玻璃纖維為高堿玻纖、中堿玻纖和無堿玻纖中任一種或幾種；玻璃纖維的直徑為 4 μ m 40 μ m，為 0. 1 20mm。
3.根據權利要求1所述的一種耐高溫碳纖維玻璃纖維復合膜的制備方法，其特征在于碳纖維由聚丙烯腈纖維、浙青纖維、粘膠絲或酚醛纖維中任一種經碳化制得；碳纖維的直徑為4 μ m 40 μ m，長度為2 20mm。
4.根據權利要求1所述的一種耐高溫碳纖維玻璃纖維復合膜的制備方法，其特征在于上述①_②步驟為A、先把將玻璃纖維按照1 30 1 1000的重量百分比用水稀釋，制得漿液A ；B、然后將碳纖維按照1 1000 1 40000的重量百分比用水稀釋，制得漿液B;C、分別在漿液A和漿液B中添加聚丙烯酰胺分散劑或聚氧化乙烯分散劑；D、再將A和B液按照玻璃纖維與碳纖維重量百分比99 1 2 3進行混合并攪拌均勻，制得漿液C。
5.根據權利要求1所述的一種耐高溫碳纖維玻璃纖維復合膜的制備方法，其特征在于上述①-②步驟為I:先將碳纖維按照1 1000 1 40000的重量百分比用水稀釋，制得漿液B; II 然后按照玻璃纖維與碳纖維重量百分比99 1-2 3所對應的玻璃纖維加入漿液 B中攪拌均勻，制得漿液C。
6.根據權利要求1所述的一種耐高溫碳纖維玻璃纖維復合膜的制備方法，其特征在于無機粘結劑是二氧化硅溶膠、堿金屬硅酸鹽凝膠、磷酸鹽凝膠、硅鋁酸鹽凝膠、金屬醇鹽凝膠中任一種或兩種以上；無機粘結劑處理是用浸泡、噴涂或涂布的方式中任一種方式處理；其處理是單面處理或雙面處理。
7.根據權利要求9所述的一種耐高溫碳纖維玻璃纖維復合膜的制備方法，其特征在于干燥脫水是用不同溫度加熱干燥固化、輔以真空干燥固化或常溫干燥固化中任一種方式 干燥脫水。
8.根據權利要求8所述的一種耐高溫碳纖維玻璃纖維復合膜的制備方法，其特征在于接收網⑵為銅網、不銹鋼網、、尼龍網、PET網中任一種網，目數為40目到200目；且接收網(2)表面平整，不變形，并確保其平放時處于水平狀態；接收網(2)上還放置或粘結固定有一層網布，在排水時接受碳纖維和玻璃纖維，以方便排水后取下碳纖維玻璃纖維膜；該網布是尼龍布、滌綸布、玻纖網布、PTFE網布中任一種。
9.根據權利要求8所述的一種耐高溫碳纖維玻璃纖維復合膜的制備方法，其特征在于導流板(4)是鋁蜂窩板、銅蜂窩板、電鍍網、不銹鋼蜂窩板、聚酯蜂窩板、陶瓷蜂窩板、高強度的金屬網或塑料網中任一種蜂窩板。
10.根據權利要求15所述的一種耐高溫碳纖維玻璃纖維復合膜的制備方法，其特征在于排泄閥(5)是單個或兩個以上，以增加其排水速度和排水的均勻性。
全文摘要
本發明涉及一種耐高溫碳纖維玻璃纖維復合膜的制備方法，將玻璃纖維與碳纖維按比例混合均勻后；用水稀釋，制得的漿液經過排水、網板接收成膜，再用無機粘結劑處理，干燥脫水成型。本發明是一種制備簡單，投入少，成本低，耗能少，添加劑使用少，污染少，工藝控制簡易、更為耐溫、阻燃的碳纖維玻璃纖維復合膜的制備方法。便于推廣應用。
文檔編號D21H17/63GK102174772SQ201110026438
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月20日 優先權日2011年1月20日
發明者程啟進 申請人:程啟進