碳纤维导电纸的性能及应用

导电纸在电子产品的防静电、防辐射等领域起着重要作用。传统的导电纸制作是以防静电
剂、导电粉末(导电炭黑、石墨、铜、铝等)作为原料，采用湿部添加或在原纸上以涂布的方
式赋予纸张防静电、导电效果。但是由于金属粉末易被氧化或是涂层容易脱落等原因，使
得导电纸导电性及稳定性不高[1]，屏蔽性能差，只能用于一般电子仪器的防静电以及对
屏蔽要求不严格的场合，极大限制了导电纸的应用。虽然后来采用在合成纤维的表面镀金
属后抄片的方法[2-3]，但也存在镀层容易脱落、易氧化等问题。
     碳纤维(carbon fibers，简称 CF)是一种高性能纤维，具有高强度、高模量、低密度、耐腐
蚀、耐高温、导电导热等优点。利用 CF 这一特性可以用来制备导电纸。国外对碳纤维导电纸
的研究和应用开展得较早，主要是制备电热材料、电池电极材料[4-5]，但由于技术保密等
种种原因，研究报道并不多见，对其导电原理(特别是纸张定量与电阻关系)的研究不够
深入。国内开展此项研究较晚，主要是作为电热材料和电池电极材料[6-7]，但研究并不系
统，理论不深入。基于此，本课题深入研究了碳纤维导电纸的结构和导电原理，探讨了
CF 含量、纸张定量对导电纸导电性及其力学性能的影响，通过对纸张定量与电阻关系物
理模型的建立，为不同定量纸张导电性的预测提供了精确的计算方法，并对碳纤维纸的
应用进行了简要的探讨，从而为进一步促进碳纤维纸的开发与应用提供理论基础。
1 实验
1．1 实验原料及仪器
    原料 CF：3mm，由吉林吉研高科技纤维有限责任公司提供；植物纤维：进口漂白针
叶木浆，打浆度 24．50SR。
    助剂分散剂：CPAM、Perco1 47，Ciba 公司提供；消泡剂：磷酸三丁酯。
    

  

仪器 抄片器，陕西科技大学机械厂制造；标准浆样疏解器(瑞典进口)；摆锤式抗张试

验机、电脑测控厚度紧度仪，四川长江造纸仪器厂；多媒体显微镜，麦克奥迪实业集团有
限公司；高精度表，Agilent34401A，量程为 0～100 MQ；扫描电镜(SEM)，S-570，日本
Hitachi 公司。
1．2 实验方案
    (1)CF 含量对导电纸导电性及力学性能的影响将不同用量的 CF 与植物纤维置于疏解器
中，同时加入 1％的 CPAM 及 0．01％的磷酸三丁酯(对绝干浆)；疏解 l500 转后抄片。对
导电纸导电性能及其力学性能进行测定，并进行多媒体显微镜观察。
    (2)定量对导电纸导电性能的影响抄造不同定量的导电纸，对其导电性能进行测定，并
采用物理模型来研究电阻值随定量变化而变化的规律。
    (3)纸张体积电阻率的测定采用 Agilent 高精度表，测量时在两电极上施加 2 kg 以上的
压力以减小接触电阻，提高测量的准确性，体积电阻率计算公式如
    (1)
式中：p——材料的体积电阻率，Ω·cm
R——样品电阻的测量值，Ω
h——所测样品截面宽度，cm
d——所测样品截面厚度，cm
l——两测量电极之间距离，cm
体积电阻率是一个与材料基本尺寸无关的常数，由材料本身性质决定，反映了材料间导
电性能的差异。其值越小，材料在相同尺寸条件下的导电性就越高。