碳纤维打浆、磨浆技术

技术简介

打浆与磨浆技术主要用于调节纤维形态、纤维表面状态及纤维网络结构，是湿法纤维成型的重要预处理技术。对于碳纤维及其前驱体材料，合理的机械处理能够改善纤维分散状态，并进一步影响成纸结构、孔隙率和力学性能。

需要指出的是，碳纤维与传统植物浆料在材料性质上存在明显差异，因此实际应用中需要根据纤维类型、长度及最终用途确定适合的机械处理方式和处理程度。

技术原理

在机械磨浆过程中，纤维受到剪切、压缩和摩擦作用，其表面结构及纤维形态发生变化。对于PAN基纤维等前驱体材料，适当的精磨可以促进纤维原纤化，增加纤维表面积及纤维之间的接触区域。

研究表明，打浆程度会影响纤维细小组分含量及后续成纸孔隙结构。适度处理有利于形成稳定的纤维网络，而过度处理可能产生过多细小纤维，使浆料滤水性能降低，并导致材料结构过于致密。

工艺控制

打浆、磨浆过程中主要控制打浆度、处理时间、机械能输入、纤维浓度及纤维长度等参数。其中，打浆度是评价机械处理程度的重要指标。不同打浆程度会对纤维形态、分散性、滤水性能以及最终纸页结构产生影响。

性能影响

合理的打浆和磨浆能够改善纤维之间的结合状态，并对材料的孔隙结构、机械强度及后续功能性能产生影响。研究发现，随着PAN纤维打浆程度发生变化，所得材料的孔结构及后续活性碳纤维纸性能也会发生明显变化。

应用领域

该技术可用于碳纤维纸、PAN基纤维纸、活性碳纤维纸及其他湿法非织造功能材料的制备。

学术依据

Du C. et al., “Effect of beating degree of fiber on the development of porosity in polyacrylonitrile-based activated carbon fiber paper”, Diamond and Related Materials, 2022, 128, 109228。