用于钒氧化还原液流电池VRFB的碳纤维毡的长纤维

本发明涉及碳纤维固毡长纤维针刺，尤其是用于钒氧化还原液流电池vrfb的碳纤维毡的长纤维针刺制备方法。背景技术：1、针刺工艺源于纺织行业的短切纤维制造工艺，在高性能纤维织物领域，主要指以纤维布或纤维网为原材料，在刺针高频运动下，纤维网中无序分布的短纤维被刺针的钩齿带入z向而制备成织物的方法。2、授权公告号为cn111593478b的中国专利，公开了一种沥青基通用级碳纤维针刺毡的制备方法，1)制备沥青基通用级碳纤维长丝，备用；2)将1)中制备得到的沥青基通用级碳纤维长丝通过喂料罗拉将沥青基通用级碳纤维长丝喂进开松机中，制备得到一级沥青基通用级碳纤维短丝；3)将2)中制备得到的一级沥青基通用级碳纤维短丝风送至棉箱内，通过输送钉帘作用，制备得到二级沥青基通用级碳纤维短丝；4)将3)中制备得到的二级沥青基通用级碳纤维短丝送至落棉箱内，使二级沥青基通用级碳纤维短丝均匀铺设于输棉帘上，再置于成网箱中，再均匀铺设于成网帘上，在预刺机作用下，制得预刺毡；5)将4)中制得的预刺毡经过多级针刺处理，再经切边、收卷即可。3、授权公告号为cn110747578b的中国专利，公开了一种高密度碳纤维针刺毡，所述针刺毡由碳纤维网胎和碳纤维展宽织物组成的结构单元经叠层针刺成型。4、授权公告号为cn114645462b的中国专利，公开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、目前技术的针刺工艺存在着铺层材料层间强度弱、工艺复杂、周期长和成本高等缺点。技术实现思路1、为了解决上述问题，本发明提供了用于钒氧化还原液流电池vrfb的碳纤维毡的长纤维针刺制备方法，其操作步骤为：2、s1交叉铺放：将8个碳纤维单向布/碳纤维网胎按照0°/90°的角度交叉铺放，以增强成品碳纤维毡的结构均匀性和机械强度；3、s2单向叠层针刺：采用针刺技术对上述铺放的碳纤维布进行加工，形成一体的预刺毡，通过针刺促进纤维间的紧密结合，提高材料的完整性和稳定性；4、s3多级针刺：通过进一步的多级针刺处理，调整针刺密度和深度，优化碳纤维毡的孔隙结构和表面特性，以满足高表面积和低电阻的需求；5、s4切边收卷：进行精确的切边处理，确保碳纤维毡的尺寸和形状符合设计要求，并进行收卷，为后续化学改性准备；6、s5化学改性：将碳纤维毡浸入有机锶改性液中，引入含锶活性基团，改善其表面活性和电化学性能；随后进行双氧水处理，氧化碳纤维表面，引入更多的含氧官能团；7、s6洗涤与烘干：通过洗涤去除多余的化学试剂，并进行烘干，得到用于钒氧化还原液流电池vrfb的碳纤维毡。8、其中，上述制备方法中所述的碳纤维单向布由连续长纤维制备而成，面密度为300-400g/m²。9、其中，上述制备方法中所述的碳纤维网胎由连续长纤维短切、梳理成网制备而成，面密度为75-85g/m²。10、其中，上述制备方法中所述步骤s2的针刺深度为12-16mm。11、其中，上述制备方法中所述步骤s3的针刺密度为25-40刺·cm-2。12、其中，上述制备方法中所述的双氧水的质量浓度为30-50％，加入量为有机锶改性液体积的3-6％。13、其中，上述制备方法中所述的有机锶改性液的制备方法包括以下步骤：14、h1：按重量份，将1-3份二乙基二硫代氨基甲酸与3-6份硝酸锶，100-120份水混合，30-50℃下反应40-100分钟，蒸馏除去水；15、h2：再加入10-20份二甲基丙烯基磷酸-二铵盐，0.02-0.54份（二茂铁基）己硫醇，500-620份乙醇混合，10x10-3-20x10-3份引发剂、0.001-0.02份二异丙基氨基锂进行混合，在70-80℃下反应60-100分钟，得到有机锶改性液。16、上述有机锶改性液制备机理：17、h1的反应机理：二乙基二硫代氨基甲酸作为配体与硝酸锶中的锶离子形成络合物，从而引入有机锶活性基团，这种络合物的形成有助于改善碳纤维表面的化学性质，进而影响其最终的电化学性能。18、h2的反应机理：二甲基丙烯基磷酸-二铵盐和（二茂铁基）己硫醇发生巯基-烯烃化学点击加成反应，自由基攻击二甲基丙烯基磷酸-二铵盐和（二茂铁基）己硫醇，导致聚合物链的增长。19、本发明的有益效果：20、1、提高拉伸强度：碳纤维毡的拉伸强度达到了508mpa；这种显著的强度提升可以归因于碳纤维表面改性后更好的纤维-基质界面粘合力，以及由于聚合物涂层形成的三维网络结构，这些都有助于更有效地分散和传递应力；21、2、增强层间剪切强度：层间剪切强度的提升至34mpa，表明了改性碳纤维毡在抵抗层间滑动方面的能力增强；这主要是由于改性过程中引入的有机锶活性基团和聚合物链的交联效应，这些效应增强了层间的粘合力，从而提高了整体的力学性能。技术特征：1.用于钒氧化还原液流电池vrfb的碳纤维毡的长纤维针刺制备方法，其特征在于：其操作步骤为：2.根据权利要求1所述的用于钒氧化还原液流电池vrfb的碳纤维毡的长纤维针刺制备方法，其特征在于：所述的碳纤维单向布由连续长纤维制备而成，面密度为300-400g/m²。3.根据权利要求1所述的用于钒氧化还原液流电池vrfb的碳纤维毡的长纤维针刺制备方法，其特征在于：所述的碳纤维网胎由连续长纤维短切、梳理成网制备而成，面密度为75-85g/m²。4.根据权利要求1所述的用于钒氧化还原液流电池vrfb的碳纤维毡的长纤维针刺制备方法，其特征在于：所述步骤s2的针刺深度为12-16mm。5.根据权利要求1所述的用于钒氧化还原液流电池vrfb的碳纤维毡的长纤维针刺制备方法，其特征在于：所述步骤s3的针刺密度为25-40刺·cm-2。6.根据权利要求1所述的用于钒氧化还原液流电池vrfb的碳纤维毡的长纤维针刺制备方法，其特征在于：所述的双氧水的质量浓度为30-50％，加入量为有机锶改性液体积的3-6％。7.根据权利要求1所述的用于钒氧化还原液流电池vrfb的碳纤维毡的长纤维针刺制备方法，其特征在于：所述的有机锶改性液的制备方法包括以下步骤：技术总结本发明涉及碳纤维固毡长纤维针刺技术领域，公开了用于钒氧化还原液流电池VRFB的碳纤维毡的长纤维针刺制备方法。包括：交叉铺放：将碳纤维单向布/碳纤维网胎按照0°/90°的角度交叉铺放；单向叠层针刺：采用针刺技术对上述铺放的碳纤维布进行加工，形成一体的预刺毡；多级针刺：通过进一步的多级针刺处理，调整针刺密度和深度；切边收卷：进行精确的切边处理，确保碳纤维毡的尺寸和形状符合设计要求；化学改性：将碳纤维毡浸入有机锶改性液中，洗涤与烘干，得到用于钒氧化还原液流电池VRFB的碳纤维毡，引入含锶活性基团，改善其表面活性和电化学性能。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：2024/8/21