碳纤维纸作为碳纤维的一种高性能的复合材料,其应用领域越来越广泛。本文概述了碳纤维以及碳纤维纸国内外的发展现状,分析了国内外碳纤维纸的最新研究进展,针对碳纤维纸成形过程中分散困难和成纸强度低两大难题,围绕碳纤维改性、碳纤维的分散、成形等工艺技术展开研究。论文对碳纤维纸的成形工艺研究具体工作和主要成果如下:1、碳纤维的改性采用气相氧化、液相氧化和包覆高聚物的方式对碳纤维进行改性,改善碳纤维的亲水性和分散性能。得出的结论如下:(1)探讨在空气中气相氧化不同的热处理温度和时间,对碳纤维性能的影响。通过实验,选择气相氧化处理条件为在800℃条件下处理时间为1小时。(2)探讨几种氧化剂对碳纤维的液相氧化作用,确定最好的碳纤维改性氧化剂为浓硝酸,液相氧化处理条件为60℃,处理时间为90min,此时一定量的碳纤维分散至均匀所需时间为4min,抗张指数为14.23 N?m?g-1,电阻率为0.151?·cm。(3)包覆改性中,研究了苯胺和阳离子聚丙烯酰胺包覆,前者聚合物最佳包覆浓度为1.5%。后者最佳条件为反应温度为常温,反应时间为12小时。取得较好的改性效果。结合纤维改性对碳纤维各方面性能的影响,选择碳纤维的最佳改性方法是:采用液相氧化,氧化试剂选用硝酸作为处理温度60℃,处理时间为90min。2、碳纤维浆料的分散性能本部分包括碳纤维成浆性能分析和碳纤维分散性能的研究两个部分。(1)碳纤维成浆性能研究打浆对碳纤维性能的影响,碳纤维浆料的打浆度基本维持在8°SR左右,最终pH值在7.4～7.6之间,当碳纤维浆料浓度为0.5%的浆料,纤维表面带电量为-14.7μeq/L,是一种负性纤维。结合纤维长度和得率确定最佳的打浆时间为3min。(2)碳纤维分散性能的研究:研究碳纤维浆料的浓度、纤维长度分布、分散体系的pH、表面活性剂以及分散剂等因素对碳纤维分散性能的影响。3、碳纤维纸成形工艺的研究讨论了以羧甲基纤维素钠、阳离子淀粉和聚乙烯醇为胶粘剂的碳纤维纸成形工艺。比较三者不同用量、分散方式等工艺对碳纤维纸性能的影响。确定最佳的碳纤维成形用胶粘剂为9S-A型的羧甲基纤维素钠,最佳用量为碳纤维质量的30%,加入位置应该在成形器内。4、对碳纤维纸纸页结构和强度形成机理进行了探讨。分析了碳纤维纸的结构,探讨了碳纤维纸强度形成的机理,并比较其与植物纤维在纸页结构和纸页强度形成机理方面的不同。