液流电池电极用超薄预氧丝毡针刺制备方法与流

本发明涉及预氧丝针刺，尤其是液流电池电极用超薄预氧丝毡针刺制备方法。背景技术：1、预氧丝纤维是高性能c/c复合材料之一，经现代化高科技碳/碳沉积工艺得到的产品含碳量高、具有耐磨性能强、耐高温、抗辐射、抗腐蚀、质量轻等优良性能。预氧丝纤维针刺预制体是新兴的功能性结构产品，其独特的性能和先进的生产工艺确保了碳纤维产品可广泛应用在航空、航天、汽车、土木建筑、体育医疗、电子通讯等领域，前景看好。2、授权公告号为cn201873842u的中国专利，公开了一种预氧丝针刺预制体，该预制体由若干复合料单层经连续针刺而成，各复合料单层由两层预氧丝纤维层和中间的一层预氧丝网胎制成，预氧丝纤维层由预氧丝纤维形成径向均匀排列在预氧化丝网胎上下两面，经连续针刺而成。3、公开号为cn116373398a的专利申请，公开了一种碳纤维针刺预制体及其制备方法。包括如下步骤：步骤一，制备碳纤维平纹布和碳纤维网胎；步骤二，车削层单元层由一层碳纤维平纹布铺层完成后用12k碳纤维进行斜向固定，之后覆盖上网胎后进行针刺；步骤三，成品层单元层由一层碳纤维平纹布铺层完成后用12k碳纤维进行斜向固定，再用12k碳纤维进行环向缠绕，最后覆盖网胎进行针刺；步骤四，车削层由车削层单元层依次叠置通过针刺得到，成品层由成品层单元层依次叠置通过针刺得到，车削层与成品层通过针刺得到碳纤维针刺预制体。4、授权公告号为cn114645462b的中国专利，公开了一种高性能碳纤维针刺预制体及其制备方法，包括：对普通长碳纤维丝束进行扩宽处理，以形成纤维丝束在预设范围内的展宽连续长碳纤维；采用展宽连续长碳纤维制备出短切碳纤维网胎；采用展宽连续长碳纤维和短切碳纤维通过针刺，制备出多种类型的单元层；对相同类型的单元层进行复合针刺，以制备出高性能碳纤维针刺预制体。5、目前碳纤维的预制体主流工艺是沉积工艺过程中前面碳化材料，在后续沉积工艺中需经过高温、碳化、沉积等重复处理工艺，需要大量电力、物力、人力的投入，生成成本高。技术实现思路1、本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供了液流电池电极用超薄预氧丝毡针刺制备方法。2、根据本发明的一个方面，提出了液流电池电极用超薄预氧丝毡针刺制备方法，包括以下步骤：3、s1：把预氧丝纤维切成短纤维，在短纤维上喷洒水分和处理剂，处理剂加量为短纤维重量百分比0.5-2%，水加量为短纤维重量百分比4-10%，于30-40℃，烘干25-30h；经开松机开松后，将短纤维铺设成网胎；4、s2：把2层聚丙烯腈预氧丝纤维分别径向排列成在网胎的上下表面，并进行连续针刺形成单层复合料；5、s3：将单层复合料经多角度逐层交叉连续针刺，得到液流电池电极用超薄预氧丝毡。6、在本发明的一些实施方式中，所述的s1的短纤维长度为60-100mm，面密度为100-200g/m2。7、在本发明的一些实施方式中，所述的s1的网胎表面密度为100-200g/m2，网胎厚度为0.3-0.6mm。8、在本发明的一些实施方式中，所述的s2的单层复合料的纤维含量为80-90%，厚度为0.6-0.8mm，面密度250-350g/cm2，体积密度为0.5-0.7g/cm3，网胎含量10-30%。9、在本发明的一些实施方式中，所述的s2的针刺密度为35-40针/m3。10、在本发明的一些实施方式中，所述的s3的层间密度控制在10-13层/cm，预刺密度为40-45针/cm3，进针深度为15-20mm。11、根据本发明的另一个方面，提出了处理剂的制备方法，包括以下步骤：12、h1：按重量份，将5-10份1，1'-二(二甲基硅基)铁、30-40份烯丙基缩水甘油醚进行混合；13、h2：向混合物中加入1.5-3.5x10-3份氯铂酸，0.03-0.4份三丁基(1-乙氧基乙烯基)锡，然后在60-70℃下搅拌反应60-120分钟；14、h3：再向反应物中加入10-20份双端氨基聚乙二醇（cas956496-54-1），1.5-3.5份叔丁醇钠，继续在60-70℃下搅拌反应60-120分钟，得到处理剂。15、其中，上述处理剂的制备机理：1，1'-二(二甲基硅基)铁与烯丙基缩水甘油醚发生硅氢加成反应，再与三丁基(1-乙氧基乙烯基)锡发生硅氢加成反应，其中间产品再与双端氨基聚乙二醇发生环氧基-氨基反应，得到含硅基铁，锡配合物的聚乙二醇基处理剂。16、本发明具有以下有益效果：17、1、改善碳纤维的机械性能：18、增强纤维交联：通过引入含硅基铁和锡配合物的聚乙二醇基处理剂，可以在碳纤维表面形成更为复杂的三维网络结构，这种结构增强了碳纤维内部的纤维间交联，从而提升了整体的机械强度；19、2、提高聚丙烯腈预氧丝的密度：20、增加填充效率：使用该处理剂可以有效提高碳纤维毡中聚丙烯腈预氧丝的填充效率。更高的填充效率意味着在相同体积内可以使用更多的纤维，从而增加碳纤维毡的密度和力学性能；优化表面特性：处理剂中的活性基团与聚丙烯腈链的相互作用改善了纤维表面的微观结构，使得纤维表面更加平滑，减少缺陷点，进一步提升材料的均匀性和性能。技术特征：1.液流电池电极用超薄预氧丝毡针刺制备方法，其特征在于：其操作步骤为：2.根据权利要求1所述的液流电池电极用超薄预氧丝毡针刺制备方法，其特征在于：所述的s1的短纤维长度为60-100mm，面密度为100-200g/m2。3.根据权利要求1所述的液流电池电极用超薄预氧丝毡针刺制备方法，其特征在于：所述的s1的处理剂的制备方法为：4.根据权利要求1所述的液流电池电极用超薄预氧丝毡针刺制备方法，其特征在于：所述的s1的网胎表面密度为100-200g/m2，网胎厚度为0.3-0.6mm。5.根据权利要求1所述的液流电池电极用超薄预氧丝毡针刺制备方法，其特征在于：所述的s2的单层复合料的纤维含量为80-90%，厚度为0.6-0.8mm，面密度250-350g/cm2，体积密度为0.5-0.7g/cm3，网胎含量10-30%。6.根据权利要求1所述的液流电池电极用超薄预氧丝毡针刺制备方法，其特征在于：所述的s2的针刺密度为35-40针/m3。7.根据权利要求1所述的液流电池电极用超薄预氧丝毡针刺制备方法，其特征在于：所述的s3的层间密度控制在10-13层/cm，预刺密度为40-45针/cm3，进针深度为15-20mm。技术总结本发明属于预氧丝针刺技术领域，公开了液流电池电极用超薄预氧丝毡针刺制备方法，具体工艺包括：1，1'‑二(二甲基硅基)铁与烯丙基缩水甘油醚发生硅氢加成反应，再与三丁基(1‑乙氧基乙烯基)锡发生硅氢加成反应，其中间产品再与双端氨基聚乙二醇发生环氧基‑氨基反应，得到含硅基铁，锡配合物的聚乙二醇基处理剂；本发明制备的处理剂，增强了碳纤维内部的纤维间交联，从而提升了整体的机械强度；本发明制备的处理剂，可以有效提高碳纤维毡中聚丙烯腈预氧丝的填充效率；处理剂中的活性基团与聚丙烯腈链的相互作用改善了纤维表面的微观结构，使得纤维表面更加平滑，减少缺陷点，进一步提升材料的均匀性和性能。技术研发人员：毕伟,张洪军受保护的技术使用者：烟台奥森制动材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/13