文章编号7碳纤维面状发热材料的性能研究杨小平，荣浩鸣，沈曾民北承化工大学破纤维及复合材料研究所，北京iooo29要本又研究了撕居而状发热材，在热压过程中的批能变；以及在通电使用过程中电阻变1穿压买搭接，弈性，压力对电阻起很重要的作用，其次是树脂的溶融目化过程，压制过程中导电纸电阻呈7降趋势，随通电时间的增加，碳纤居面状发热体的电阻趋于稳态化；具有恒功率的特征。碳纤居面状发执板具有返红外辐件和心其波长在如爪范围内法向发射率为沾。

　　刖s复合型导电高分子复合材料是以高聚物为基体。填充碳1石墨金属粒户无机故属纤维碳纤维等导电粒子制备而成的复合材料。该类材料既具有导电性，又具有高聚物及抗电磁波户扰电池电极材，2，抗静电材料3，以及正温度系数村料4等领域得到广泛的应。碳纤维作为种纤维状导电填料，采用以往复合型导电分子复合材料的加工方法如共混挤塑喷涂层压等，对碳纤维的长度损伤较大，其中碳纤维的分散均勾性较差从而影响复合型导电高分子材料的电阻均匀性。本文研究了种新的碳纤维导电复合材，的加方法，即将短切导电碳纤维以特殊纤维混合制校，贸9嬖熘焦ひ丈，鎏枷宋，导电复合纸5，再与绝缘材料电极等通过层压成型，制成种新的碳纤维层压面状发热材料本文研宄广该种面状发热村料的压制实验原材料碳纤维导电复合纸幅宽500，定量902，12，北京化工大学北化高分子材料科技公司生产；绝缘材料3240酚醛改性环氧树脂浸溃无碱玻璃布半固化片，北京宏光绝缘材料厂生产；电极笮面稂化铜箔，厚度3知1宽度1.2试样制备半的化片尺寸为40040，1.导电纸为为365，按照下列次序叠片，从下至上为脱模股半1古化片导屯纸电极半固化片脱模月样品置于400父40，爪，6，1平板硫化压机中，压制工艺开模得到碳纤维面状发热板试样，1.3性能测试导电纸电阻用自制夹具，以导电纸的长度为6施宽度为38，在380，宽度方向上用夹具测得的体电阻。

　　发热板电阻如数卞万用农，接测量发热板的两电极上的电阻。

　　艺对其电学性能的影响以及其它的性能如电阻稳定性长期使用的功率稳定性远红外福射特收稿日期2000长期通电运行下电阻稳定性能设定功率密度0.18界，12下，给定定电压通电运行，己录不同时间下的电阻。

　　远红外测试用50，型傅立叶变换红夕光谱仪10公1制造及其光谱比辐射率测量刚他光谱范围斗。，1！

　　波故姑度化⑴制分辩率如噪声旧附件噪声31黑体炉吉林大学制造，有效。射辛。99孔径9测试条件样品尺寸2，旦温100，环境温度20.

　　2结果与讨论2.1在热压过程中碳纤维面状发热材料的电阻性能变化，2为种规格的碳纤维复介导电纸在以压过程中的电阻变化规律。影响电阻变化的因真报力。温度绝缘材料固化以及导屯纸木身整个电阻随压制过程的变化可分为个区域，在1区中，影响电阻的主要因素是压力的作用。导电碳纤维在天然纸浆纤维或化学纤维中均匀分散，形成了维导电网络，电阻的变化具有临界有效导电网络数，超出了这临界值厂7，压力付电阻的影响很小，如，规格纸在低厂这临界值时，压力对电阻的影响较大，即种物理祝实挤接，促进了碳纤维导电网络之间加，如80规格的导电纸。在区中，提高压力达2003压，此时，由于压力己使碳纤维导电网络紧密接触，树脂熔融促使其电阻继续下降。在1眶中，树脂己经固化，电阻也呈现缓慢下降的变化规律。树脂固化程度的完全以及继续保持压力可保持发热板绝缘强度在吖区中，保持足够压力，降温冷却，各规格导电纸因此，碳纤维面状发热体的层压工艺参数中，压力对电阻起很重要的作用，其次是树脂的熔融固化过程。

　　2.2通电加热对碳纤维面状发热体的电性能影响从1中看出，短时间通电时，电阻幻值下降较大，胗时间的延长，仇1降逐渐戈小，牛趋于松记，种样品的屯阻下降率都在7.5左右，代原因在于压板后的面状发热板，碳纤维导电网络即使相互之间己经密实搭接，但碳纤维仍有部分极性面可以和绝缘材料结合，在碳纤维网络搭接点之间形成绝缘层，绝缘层的存在阻碍了导电网络的导通，通电的瞬间，通过电晕放电或火花放电，电流将击穿绝缘促逊导电网络的导通，体现在电阻厂降，导电性，加，功率变大。另外，碳纤维面也存在部分结构不完整的晶格位错缺陷洞或沟糟。这不又影响碳纤维的强度7.也影响碳纤维化学极化，通过热氧化作用，氧化掉部分层，也促使了碳纤维之间的网络搭接体现出电阻下降，功率增加的性能。

　　2.3长期通电运行下电阻稳定性能行下电阻稳定性能的关系曲线。从中可随累汁的通屯时间的增加。碳纤维面状发热板的电阻趋向稳定，具恒功率的特征碳纤维面状发热板在开始通电使用时，其电阻下降，是因其绝缘层被击穿和化学热氧化作用具有时间性所致，但由于碳纤维经过了12001500，碳化，热处理己形成六角碳平面网堆积的乱层结构，电性能己趋于稳定8，故长时间通电后，不会出现功率衰减现象。另外，从碳纤维自身导电发热性能看，其导电发热时，能量几乎以热的编号面密度居如2下降比例形式传播，不产生光能或其它机械能。因此是电热转化效率极的发热材料24碳纤维面状发热板的远红外辐射特性红外辐射强度的测试结果，在8151远红外波段内，法向发射率为85，具有较高的远红夕法向发射强度。

　　人体是个远红外辐射和吸收体其有效热材料作为种有源远红外加热元件，具有辅助理疗保健作用，诸如促进血液循环。减缓类4湿关节炎疼痛等闪此，碳纤维的远红外特性有望用于作为人体保健功能的新产品。

　　3结论热压过程中，压力温度及绝缘树脂的固化等时素对碳纤维面状发热体的电阻性能会产生影响。具有物理压实搭接的特性，压制过程中导屯纸屯阻呈下降趋势，玉力对电阻起很重要的作用，其次是树脂的熔融固化过程。

　　2随通电时间的增加，碳纤维面状发热体⑶碳纤维面状发热板具有远红外辐射特性，其波长在815阳范围内，法向发射率为85以医疗保健制品可选的新材料远红外波长nm量为8.6，而钢纤维制作的标准轮胎80灯8000的质量达可前者比后者轻3kg，从采用芳纶制造轮胎的性能减重提高燃料效率等方面考核，芳纶在轮胎上的应用是有发展前途的，欧洲研制超大型客机人3入以7工口，7阿叶楼司帕西阿鲁为首的大型客机构成企业，正在加速进行人3，超大型客机的计划准备，决定于1999年末使其商业化。这种超大型客机可载客480650人。它的研制成功，所耗流动资本获得改善，掌握的关键，是采用了碳纤维复合材料，使飞机质量削减，零部件成本降低。该客机研宄使用的复合材料结构，有水平及垂直尾翼尾部椎体主翼腹部横梁地板。地板支撑结构以及机身等。

　　世界不同地区碳纤维产业应用状况据1999年3月在东京大学山上会馆所召开的以碳纤维为左的，六材料研宄会上报道，世界，系碳纤维的生产能力，1996年为1.2万1日本约占六成，2000年将为2万1日本将占成，世界不同地区碳纤维产业应用状况北美主要为压力容器⑴人罐消防人员用空气呼吸器家电0人机器半导体海底油田掘凿输送管道燃料电池用电极等，欧洲，主要是压力容器。风力发电机旋转叶片渡船大型帆船等船舶车轮。汽车部件等。

　　曰本，主要制作电脑框体，燃料电池以及由碳纤维进行建筑土木工程补修等。

　　1.5万13，约占，尺总量的1200.

　　碳纤维与丙烯酸树脂的复合材料菱人造丝公司积极进疔开拓碳纤维与丙烯酸树脂的复合材料应用。与以前的环氧树脂等热固性树脂的相比具有透明性加工性成本曲线优异的特性。在丰田汽车方面，正在某种汽车的内装饰板上采用，以此为契机，谋求在汽车领域方面扩大应用。