本發(fā)明涉及燃料電池電極多孔擴散成材料的領(lǐng)域，具體為一種燃料電池電極多孔擴散層制造用的基礎(chǔ)材料，石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙的制備方法和生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
燃料電池氣體擴散層材料，在燃料電池中起著支撐催化劑層，穩(wěn)定電極結(jié)構(gòu)的作用，還為燃料電池反應(yīng)提供燃料氣體通道、電子通道和排水通道的作用。不同的擴散層材料對于燃料電池電極的構(gòu)造制備方法和性能的影響不同，差異很大。常用的氣體擴散層材料制備電極的有：碳纖維紙、碳布和炭黑紙等等，它們雖有均勻的孔質(zhì)薄層結(jié)構(gòu)，化學穩(wěn)定性和耐熱性好，表面平整，可減少電流內(nèi)部的接觸電阻。但現(xiàn)有的國內(nèi)外用于擴散層電極的基材主要是碳纖維紙材料，由碳纖維、有機樹脂和植物纖維混合制造，然后進行碳化制成燃料電池多孔擴散層電極。但是，這種工藝制成的碳素導(dǎo)電紙，為了保證其強度而加入了一些填料，影響了導(dǎo)電性能、透氣和透水等功能，而且孔隙結(jié)構(gòu)也不夠合理。
燃料電池使用的碳素纖維導(dǎo)電紙?zhí)炕蟊仨氂腥缦绿匦?，要求必須達到：
(1)均勻的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的透氣性。
(2)較低的電阻率并具有超高的電子傳導(dǎo)能力。
(3)結(jié)構(gòu)緊密，且表面平整，以減少接觸電阻，提高層性能。
(4)具有一定的機械強度，利于電極制備。
(5)具有一定的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。
目前，國內(nèi)外燃料電池的生產(chǎn)制造技術(shù)較多。但是，能夠生產(chǎn)用于燃料電池多孔擴散成電極制造的只有個別的先進國家，而我們國內(nèi)幾乎沒有能夠批量生產(chǎn)的，有的也只是處于試驗室階段。并且，使用碳化的基本都是從國外進口的。然而，生產(chǎn)石墨烯碳素導(dǎo)電紙則是更少，幾乎是沒有，有的也只是處于試驗室階段。燃料電池多孔擴散層材料的國產(chǎn)化，將為我國新能源燃料電池的發(fā)展起到重要的促進作用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種燃料電池電極多孔擴散層材料石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙的制備方法，石墨烯炭素纖維導(dǎo)電紙可以在普通抄紙機上實現(xiàn)批量生產(chǎn)，且滿足制造燃料電池多孔擴散層電極的需要。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：
一種燃料電池電極用石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙的制備方法，包括如下步驟：
(1)石墨烯粉體的表面處理
表面活性處理液采用濃度為95wt％以上的乙醇、純凈水、硅烷偶聯(lián)劑進行調(diào)制，配置的重量比例為(40～60):(40～60):(5～15)；
將石墨烯粉體、表面活性處理液依次投入攪拌反應(yīng)釜，石墨烯粉體與表面活性處理液的重量比例為1:(1～3)，低速500～1000轉(zhuǎn)/分攪拌3～6分鐘，再進行高速2000～3000轉(zhuǎn)/分攪拌30～90分鐘，攪拌時反應(yīng)釜保持溫度在50±5℃，攪拌后的石墨烯粉體混合液待用；
(2)短切碳纖維的表面處理
表面活性處理液采用濃度為95wt％以上的乙醇、純凈水、硅烷偶聯(lián)劑進行調(diào)制，配置的重量比例為(40～60):(40～60):(5～15)；
將短切碳纖維、表面活性處理液一并投入攪拌反應(yīng)釜，短切碳纖維與表面活性處理液的重量比例為1:(1～3)，即1公斤短切碳纖維加入1～3公斤表面活性處理液，低速500～1000轉(zhuǎn)/分攪拌3～6分鐘，再進行高速2000～3000轉(zhuǎn)/分攪拌30～90分鐘，攪拌時反應(yīng)釜保持溫度在50±5℃，攪拌后的短切碳纖維混合液待用；
(3)將植物纖維原木漿和水依次放入碎漿機中，植物纖維原木漿和水的重量比例為1:(2～4)，進行高速2000～3000轉(zhuǎn)/分攪拌碎漿，攪拌后的植物纖維混合液待用；
(4)取處理過的石墨烯粉體混合液、短切碳纖維混合液和植物纖維混合液，植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液、短切碳纖維混合液三者的重量比例為(2～3):(95～96):(2～3)；
先將石墨烯粉體混合液、植物纖維混合液和三分之一的短切碳纖維混合液在磨漿攪拌池中，再向磨漿攪拌池中放入占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量0.2～0.3％的漿內(nèi)施膠，漿內(nèi)施膠為水性液體酚醛樹脂，開動磨盤攪拌機進行磨合攪拌；
將磨盤攪拌機的負荷電流調(diào)在滿負荷的狀態(tài)下，運轉(zhuǎn)1～2小時；當電流逐漸下降叩解度達到30°至40°sr時，并且觀察不到短切纖維后，將所剩短切碳纖維混合液的一半加入磨漿攪拌池中，并加入所剩短切碳纖維混合液重量一倍的水，繼續(xù)磨合攪拌1～2小時；再將磨盤攪拌機的磨合盤完全放開，將所剩短切碳纖維混合液全部加入；再向磨漿攪拌池中放入占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量0.2～0.3％的漿內(nèi)施膠，漿內(nèi)施膠為水性液體酚醛樹脂，磨合攪拌20～40分鐘后在加入助留劑、分散劑、挺硬劑繼續(xù)攪拌20～40分鐘后，全部放入成漿池；向成漿池中加入占所有物質(zhì)總量的4～5倍的水，并開動成漿池中的攪拌機，攪拌1～2小時后形成漿料，準備抄紙；
(5)造紙機帶水運行，將造紙機中的毛毯潤濕，待造紙機的烘缸達到90～95℃時，將造紙機的運行速度調(diào)到600～700轉(zhuǎn)/分鐘；
將漿料通過漿泵輸送到離地面3～5米高的成漿高位箱，并將水通過水泵輸送到離地面3～5米高的稀釋用水高位箱，打開兩個高位箱的閥門，以1:(2～3)的重量比例向低于兩個高位箱0.5～1.5米的稀釋混漿箱放入漿料和水進行混合稀釋，將混合稀釋后的紙漿放入網(wǎng)箱開始上網(wǎng)抄紙，經(jīng)過毛毯傳送、烘缸烘干后，由卷紙設(shè)備成卷，得到所需要的石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙。
所述的燃料電池電極用石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙的制備方法，石墨烯粉體選用氧化石墨烯。
所述的燃料電池電極用石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙的制備方法，石墨烯粉體為3～6層的少層石墨烯，石墨烯粉體的厚度10nm以下，水平方向?qū)挾?0～15nm。
所述的燃料電池電極用石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙的制備方法，短切碳纖維選用聚丙烯晴碳纖維或酚醛纖維碳化制得的短切碳纖維，其技術(shù)指標如下：碳含量94～96wt％，電阻率1.0～1.6ω·cm，長度4～8mm，纖維直徑5～10μm，拉伸模量200～300gpa，拉伸強度2000～4000mpa。
所述的燃料電池電極用石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙的制備方法，助留劑占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量的0.5～2％，分散劑占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量的1～2％，挺硬劑占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量的0.5～2％。
所述的燃料電池電極用石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙的制備方法，石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙為80～100克/平方米，其孔隙率為20～40％，導(dǎo)電方阻為3～10歐姆/平方厘米。
本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是：
1、本發(fā)明采用當今先進的石墨烯原材料，石墨烯材料是公認的導(dǎo)電率、導(dǎo)熱率最好的材料，高于碳纖維和碳納米管等電熱材料，其電熱轉(zhuǎn)換率更高、遠紅外輻射更強。
2、石墨烯是現(xiàn)今人們公認的導(dǎo)電率最高、導(dǎo)熱強度最大最快的新型材料，遠高于碳纖維碳納米管等一些新材料，本發(fā)明以石墨烯為電熱材料，與短切碳纖維、植物纖維復(fù)合制作出燃料電池電極用石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙。
3、本發(fā)明使用石墨烯材料為添加原料，能加強燃料電池電極多孔擴散層電極的導(dǎo)電性，并增加燃料電池電極多孔擴散層散熱性能。
4、本發(fā)明加入石墨烯材料以后，能增加燃料電池電極多孔擴散層孔隙率，還能增加電極的強度。
具體實施方式
下面，通過實施例對本發(fā)明進一步詳細闡述。
實施例1
本實施例中，燃料電池電極多孔擴散層材料石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙的制備方法如下：
一、石墨烯粉體的表面處理及石墨烯的選料
1、石墨烯粉體的選料
選用石墨烯粉體進行表面活性處理，我國生產(chǎn)石墨烯得廠家眾多，比如：江蘇、青島、四川、東北、安徽等地均有石墨烯生產(chǎn)廠家。最好選用氧化石墨烯，因為氧化石墨烯具有含氧官能團，易于溶于水或其他溶劑中，并且易于分散處理，可以與植物纖維、短切碳纖維進行更好的復(fù)合。
其中，石墨烯粉體為3～6層的少層石墨烯材料，石墨烯粉體的厚度10nm以下，水平方向?qū)挾?0～15nm。
2、石墨烯的表面處理
由于石墨烯表面積大而且容易團絮不易溶解分散，容易產(chǎn)生沉淀并且在氧化過程中和還原過程中表面易留有雜質(zhì)，所以要進行表面活性處理使其更純凈，更好的進行分散，并提高其材料的附著力與復(fù)合力。
3、表面活性處理液的配制
采用濃度為95wt％以上的乙醇、純凈水、硅烷偶聯(lián)劑進行調(diào)制，配置的重量比例為50:50:10。
將石墨烯粉體、表面活性處理液依次投入攪拌反應(yīng)釜，石墨烯粉體與表面活性處理液的重量比例為1:2，即1公斤石墨烯粉體加入2公斤表面活性處理液，低速800轉(zhuǎn)/分攪拌5分鐘，再進行高速2800轉(zhuǎn)/分攪拌60分鐘，攪拌時反應(yīng)釜保持溫度在50±5℃，攪拌后的石墨烯粉體混合液待用。石墨烯粉體的表面處理可增強其擴散性，降低團絮更好地與其他原材料進行結(jié)合。
二、短切碳纖維的表面處理及碳纖維的選料
1、短切碳纖維的選料
選用聚丙烯晴碳纖維或酚醛纖維碳化制得的短切碳纖維，短切碳纖維是由碳纖維長絲經(jīng)纖維切斷機短切而成，具有高導(dǎo)電率、高模量、高強度，其技術(shù)指標如下：碳含量94～96wt％，電阻率1.0～1.6ω·cm，長度4～8mm，纖維直徑5～10μm，拉伸模量200～300gpa，拉伸強度2000～4000mpa。
2、表面活性處理液的配制
采用濃度為95wt％以上的乙醇、純凈水、硅烷偶聯(lián)劑進行調(diào)制，配置的重量比例為50:50:10。
將短切碳纖維、表面活性處理液一并投入攪拌反應(yīng)釜，短切碳纖維與表面活性處理液的重量比例為1:2，即1公斤短切碳纖維加入2公斤表面活性處理液，低速800轉(zhuǎn)/分攪拌5分鐘，再進行高速2800轉(zhuǎn)/分攪拌60分鐘，攪拌時反應(yīng)釜保持溫度在50±5℃，攪拌后的短切碳纖維混合液待用。
三、植物纖維的處理
1、植物纖維的選料選用原木漿既環(huán)保，又有利于加工。
2、將植物纖維原木漿和水依次放入碎漿機中，植物纖維原木漿和水的重量比例為1:3，進行高速2800轉(zhuǎn)/分攪拌碎漿，攪拌后的植物纖維混合液待用。
四、取處理過的石墨烯粉體混合液、短切碳纖維混合液和植物纖維混合液，植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液、短切碳纖維混合液三者的重量比例為2:96:2。
先將石墨烯粉體混合液、植物纖維混合液和三分之一的短切碳纖維混合液在磨漿攪拌池中，再向磨漿攪拌池中放入占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量0.25％的漿內(nèi)施膠，漿內(nèi)施膠為水性液體酚醛樹脂，開動磨盤攪拌機進行磨合攪拌。
將磨盤攪拌機的負荷電流調(diào)在滿負荷的狀態(tài)下，運轉(zhuǎn)1.5小時。當電流逐漸下降叩解度達到30°至40°sr時，并且觀察不到短切纖維后，將磨盤攪拌機電流調(diào)至最小，再將所剩短切碳纖維混合液的一半加入磨漿攪拌池中，并加入所剩短切碳纖維混合液重量一倍的水，繼續(xù)磨合攪拌1.5小時。再將磨盤攪拌機的磨合盤完全放開，將所剩短切碳纖維混合液全部加入。再向磨漿攪拌池中放入占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量0.25％的漿內(nèi)施膠，漿內(nèi)施膠為水性液體酚醛樹脂，磨合攪拌30分鐘后在加入助留劑、分散劑、挺硬劑繼續(xù)攪拌30分鐘后，全部放入成漿池。向成漿池中加入占所有物質(zhì)總量的4.5倍的水，并開動成漿池中的攪拌機，攪拌1.5小時后形成漿料，準備抄紙。
其中，助留劑占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量的1％，分散劑占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量的1.5％，挺硬劑占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量的1％。
助留劑選用聚酰胺或聚氨酯，如：南海駿能造紙材料廠生產(chǎn)的助留劑、法國愛森造紙助留劑、德固賽造紙助留劑或美國亞斯蘭造紙助留劑等；分散劑選用聚乙烯醇或聚丙烯酸胺，具有一定的螫和能力，如：山東濰坊瑞光化工有限公司生產(chǎn)的wsp-5分散劑等；挺硬劑選用常規(guī)的造紙挺硬劑，如：泰安市鑫泉精細化工制造有限公司的造紙挺硬劑等。
五、造紙機帶水運行，將造紙機中的毛毯潤濕，待造紙機的烘缸達到90～95℃時，將造紙機的運行速度調(diào)到600～700轉(zhuǎn)/分鐘。
將漿料通過漿泵輸送到離地面3～5米高的成漿高位箱，并將水通過水泵輸送到離地面3～5米高的稀釋用水高位箱，打開兩個高位箱的閥門，以1:2.5的重量比例向低于兩個高位箱1米的稀釋混漿箱放入漿料和水進行混合稀釋，混合稀釋后的紙漿通過連接混漿箱和造紙機網(wǎng)箱管道的閥門，將混合稀釋后的紙漿放入網(wǎng)箱，并調(diào)整流速開始上網(wǎng)抄紙，經(jīng)過毛毯傳送、烘缸烘干后，由卷紙設(shè)備成卷，得到所需要的石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙。
本實施例可得到80～100克/平方米的石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙，其孔隙率為30～35％，導(dǎo)電方阻為3～5歐姆/平方厘米。當抄制80克/平方米的石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙時，導(dǎo)電方阻為5歐姆/平方厘米；當抄制100克/平方米的石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙，方阻為3歐姆/平方厘米。
實施例2
本實施例中，燃料電池電極多孔擴散層材料石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙的制備方法如下：
一、石墨烯粉體的表面處理及石墨烯的選料
1、石墨烯粉體的選料
選用石墨烯粉體進行表面活性處理，我國生產(chǎn)石墨烯得廠家眾多，比如：江蘇、青島、四川、東北、安徽等地均有石墨烯生產(chǎn)廠家。最好選用氧化石墨烯，因為氧化石墨烯具有含氧官能團，易于溶于水或其他溶劑中，并且易于分散處理，可以與植物纖維、短切碳纖維進行更好的復(fù)合。
其中，石墨烯粉體為3～6層的少層石墨烯，石墨烯粉體的厚度10nm以下，水平方向?qū)挾?0～15nm。
2、石墨烯的表面處理
由于石墨烯表面積大而且容易團絮不易溶解分散，容易產(chǎn)生沉淀并且在氧化過程中和還原過程中表面易留有雜質(zhì)，所以要進行表面活性處理使其更純凈，更好的進行分散，并提高其材料的附著力與復(fù)合力。
3、表面活性處理液的配制
采用濃度為95wt％以上的乙醇、純凈水、硅烷偶聯(lián)劑進行調(diào)制，配置的重量比例為45:55:12。
將石墨烯粉體、表面活性處理液依次投入攪拌反應(yīng)釜，石墨烯粉體與表面活性處理液的重量比例為1:1.5，即1公斤石墨烯粉體加入1.5公斤表面活性處理液，低速600轉(zhuǎn)/分攪拌6分鐘，再進行高速2400轉(zhuǎn)/分攪拌80分鐘，攪拌時反應(yīng)釜保持溫度在50±5℃，攪拌后的石墨烯粉體混合液待用。石墨烯粉體的表面處理可增強其擴散性，降低團絮更好地與其他原材料進行結(jié)合。
二、短切碳纖維的表面處理及碳纖維的選料
1、短切碳纖維的選料
選用聚丙烯晴碳纖維或酚醛纖維碳化制得的短切碳纖維，短切碳纖維是由碳纖維長絲經(jīng)纖維切斷機短切而成，具有高導(dǎo)電率、高模量、高強度，其技術(shù)指標如下：碳含量94～96wt％，電阻率1.0～1.6ω·cm，長度4～8mm，纖維直徑5～10μm，拉伸模量200～300gpa，拉伸強度2000～4000mpa。
2、表面活性處理液的配制
采用濃度為95wt％以上的乙醇、純凈水、硅烷偶聯(lián)劑進行調(diào)制，配置的重量比例為45:55:12。
將短切碳纖維、表面活性處理液一并投入攪拌反應(yīng)釜，短切碳纖維與表面活性處理液的重量比例為1:1.5，即1公斤短切碳纖維加入1.5公斤表面活性處理液，低速600轉(zhuǎn)/分攪拌6分鐘，再進行高速2400轉(zhuǎn)/分攪拌80分鐘，攪拌時反應(yīng)釜保持溫度在50±5℃，攪拌后的短切碳纖維混合液待用。
三、植物纖維的處理
1、植物纖維的選料選用原木漿既環(huán)保，又有利于加工。
2、將植物纖維原木漿和水依次放入碎漿機中，植物纖維原木漿和水的重量比例為1:2.5，進行高速2400轉(zhuǎn)/分攪拌碎漿，攪拌后的植物纖維混合液待用。
四、取處理過的石墨烯粉體混合液、短切碳纖維混合液和植物纖維混合液，植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液、短切碳纖維混合液三者的重量比例為3:95:2。
先將石墨烯粉體混合液、植物纖維混合液和三分之一的短切碳纖維混合液在磨漿攪拌池中，再向磨漿攪拌池中放入占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量0.2％的漿內(nèi)施膠，漿內(nèi)施膠為水性液體酚醛樹脂，開動磨盤攪拌機進行磨合攪拌。
將磨盤攪拌機的負荷電流調(diào)在滿負荷的狀態(tài)下，運轉(zhuǎn)1小時。當電流逐漸下降叩解度達到30°至40°sr時，并且觀察不到短切纖維后，將磨盤攪拌機電流調(diào)至最小，再將所剩短切碳纖維混合液的一半加入磨漿攪拌池中，并加入所剩短切碳纖維混合液重量一倍的水，繼續(xù)磨合攪拌1小時。再將磨盤攪拌機的磨合盤完全放開，將所剩短切碳纖維混合液全部加入。再向磨漿攪拌池中放入占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量0.2％的漿內(nèi)施膠，漿內(nèi)施膠為水性液體酚醛樹脂，磨合攪拌25分鐘后在加入助留劑、分散劑、挺硬劑繼續(xù)攪拌25分鐘后，全部放入成漿池。向成漿池中加入占所有物質(zhì)總量的4倍的水，并開動成漿池中的攪拌機，攪拌1小時后形成漿料，準備抄紙。
其中，助留劑占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量的0.8％，分散劑占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量的1.2％，挺硬劑占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量的0.8％。
助留劑選用聚酰胺或聚氨酯，如：南海駿能造紙材料廠生產(chǎn)的助留劑、法國愛森造紙助留劑、德固賽造紙助留劑或美國亞斯蘭造紙助留劑等；分散劑選用聚乙烯醇或聚丙烯酸胺，具有一定的螫和能力，如：山東濰坊瑞光化工有限公司生產(chǎn)的wsp-5分散劑等；挺硬劑選用常規(guī)的造紙挺硬劑，如：泰安市鑫泉精細化工制造有限公司的造紙挺硬劑等。
五、造紙機帶水運行，將造紙機中的毛毯潤濕，待造紙機的烘缸達到90～95℃時，將造紙機的運行速度調(diào)到600～700轉(zhuǎn)/分鐘。
將漿料通過漿泵輸送到離地面3～5米高的成漿高位箱，并將水通過水泵輸送到離地面3～5米高的稀釋用水高位箱，打開兩個高位箱的閥門，以1:2的重量比例向低于兩個高位箱0.8米的稀釋混漿箱放入漿料和水進行混合稀釋，混合稀釋后的紙漿通過連接混漿箱和造紙機網(wǎng)箱管道的閥門，將混合稀釋后的紙漿放入網(wǎng)箱，并調(diào)整流速開始上網(wǎng)抄紙，經(jīng)過毛毯傳送、烘缸烘干后，由卷紙設(shè)備成卷，得到所需要的石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙。
本實施例可得到80～100克/平方米的石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙，其孔隙率為20～30％，導(dǎo)電方阻為3～8歐姆/平方厘米。當抄制80克/平方米的石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙時，導(dǎo)電方阻為8歐姆/平方厘米；當抄制100克/平方米的石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙，方阻為3歐姆/平方厘米。
實施例3
本實施例中，燃料電池電極多孔擴散層材料石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙的制備方法如下：
一、石墨烯粉體的表面處理及石墨烯的選料
1、石墨烯粉體的選料
選用石墨烯粉體進行表面活性處理，我國生產(chǎn)石墨烯得廠家眾多，比如：江蘇、青島、四川、東北、安徽等地均有石墨烯生產(chǎn)廠家。最好選用氧化石墨烯，因為氧化石墨烯具有含氧官能團，易于溶于水或其他溶劑中，并且易于分散處理，可以與植物纖維、短切碳纖維進行更好的復(fù)合。
其中，石墨烯粉體為3～6層的少層石墨烯，石墨烯粉體的厚度10nm以下，水平方向?qū)挾?0～15nm。
2、石墨烯的表面處理
由于石墨烯表面積大而且容易團絮不易溶解分散，容易產(chǎn)生沉淀并且在氧化過程中和還原過程中表面易留有雜質(zhì)，所以要進行表面活性處理使其更純凈，更好的進行分散，并提高其材料的附著力與復(fù)合力。
3、表面活性處理液的配制
采用濃度為95wt％以上的乙醇、純凈水、硅烷偶聯(lián)劑進行調(diào)制，配置的重量比例為55:45:8。
將石墨烯粉體、表面活性處理液依次投入攪拌反應(yīng)釜，石墨烯粉體與表面活性處理液的重量比例為1:2.5，即1公斤石墨烯粉體加入2.5公斤表面活性處理液，低速700轉(zhuǎn)/分攪拌3分鐘，再進行高速2600轉(zhuǎn)/分攪拌70分鐘，攪拌時反應(yīng)釜保持溫度在50±5℃，攪拌后的石墨烯粉體混合液待用。石墨烯粉體的表面處理可增強其擴散性，降低團絮更好地與其他原材料進行結(jié)合。
二、短切碳纖維的表面處理及碳纖維的選料
1、短切碳纖維的選料
選用聚丙烯晴碳纖維或酚醛纖維碳化制得的短切碳纖維，短切碳纖維是由碳纖維長絲經(jīng)纖維切斷機短切而成，具有高導(dǎo)電率、高模量、高強度，其技術(shù)指標如下：碳含量94～96wt％，電阻率1.0～1.6ω·cm，長度4～8mm，纖維直徑5～10μm，拉伸模量200～300gpa，拉伸強度2000～4000mpa。
2、表面活性處理液的配制
采用濃度為95wt％以上的乙醇、純凈水、硅烷偶聯(lián)劑進行調(diào)制，配置的重量比例為55:45:8。
將短切碳纖維、表面活性處理液一并投入攪拌反應(yīng)釜，短切碳纖維與表面活性處理液的重量比例為1:2.5，即1公斤短切碳纖維加入2.5公斤表面活性處理液，低速700轉(zhuǎn)/分攪拌3分鐘，再進行高速2600轉(zhuǎn)/分攪拌70分鐘，攪拌時反應(yīng)釜保持溫度在50±5℃，攪拌后的短切碳纖維混合液待用。
三、植物纖維的處理
1、植物纖維的選料選用原木漿既環(huán)保，又有利于加工。
2、將植物纖維原木漿和水依次放入碎漿機中，植物纖維原木漿和水的重量比例為1:3.5，進行高速2600轉(zhuǎn)/分攪拌碎漿，攪拌后的植物纖維混合液待用。
四、取處理過的石墨烯粉體混合液、短切碳纖維混合液和植物纖維混合液，植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液、短切碳纖維混合液三者的重量比例為2:95:3。
先將石墨烯粉體混合液、植物纖維混合液和三分之一的短切碳纖維混合液在磨漿攪拌池中，再向磨漿攪拌池中放入占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量0.3％的漿內(nèi)施膠，漿內(nèi)施膠為水性液體酚醛樹脂，開動磨盤攪拌機進行磨合攪拌。
將磨盤攪拌機的負荷電流調(diào)在滿負荷的狀態(tài)下，運轉(zhuǎn)2小時。當電流逐漸下降叩解度達到30°至40°sr時，并且觀察不到短切纖維后，將磨盤攪拌機電流調(diào)至最小，再將所剩短切碳纖維混合液的一半加入磨漿攪拌池中，并加入所剩短切碳纖維混合液重量一倍的水，繼續(xù)磨合攪拌2小時。再將磨盤攪拌機的磨合盤完全放開，將所剩短切碳纖維混合液全部加入。再向磨漿攪拌池中放入占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量0.3％的漿內(nèi)施膠，漿內(nèi)施膠為水性液體酚醛樹脂，磨合攪拌35分鐘后在加入助留劑、分散劑、挺硬劑繼續(xù)攪拌35分鐘后，全部放入成漿池。向成漿池中加入占所有物質(zhì)總量的5倍的水，并開動成漿池中的攪拌機，攪拌2小時后形成漿料，準備抄紙。
其中，助留劑占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量的1.5％，分散劑占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量的2％，挺硬劑占植物纖維混合液、石墨烯粉體混合液和短切碳纖維混合液總重量的1.5％。
助留劑選用聚酰胺或聚氨酯，如：南海駿能造紙材料廠生產(chǎn)的助留劑、法國愛森造紙助留劑、德固賽造紙助留劑或美國亞斯蘭造紙助留劑等；分散劑選用聚乙烯醇或聚丙烯酸胺，具有一定的螫和能力，如：山東濰坊瑞光化工有限公司生產(chǎn)的wsp-5分散劑等；挺硬劑選用常規(guī)的造紙挺硬劑，如：泰安市鑫泉精細化工制造有限公司的造紙挺硬劑等。
五、造紙機帶水運行，將造紙機中的毛毯潤濕，待造紙機的烘缸達到90～95℃時，將造紙機的運行速度調(diào)到600～700轉(zhuǎn)/分鐘。
將漿料通過漿泵輸送到離地面3～5米高的成漿高位箱，并將水通過水泵輸送到離地面3～5米高的稀釋用水高位箱，打開兩個高位箱的閥門，以1:3的重量比例向低于兩個高位箱1.2米的稀釋混漿箱放入漿料和水進行混合稀釋，混合稀釋后的紙漿通過連接混漿箱和造紙機網(wǎng)箱管道的閥門，將混合稀釋后的紙漿放入網(wǎng)箱，并調(diào)整流速開始上網(wǎng)抄紙，經(jīng)過毛毯傳送、烘缸烘干后，由卷紙設(shè)備成卷，得到所需要的石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙。
本實施例可得到80～100克/平方米的石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙，其孔隙率為20～30％，導(dǎo)電方阻為5～10歐姆/平方厘米。當抄制80克/平方米的石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙時，導(dǎo)電方阻為10歐姆/平方厘米；當抄制100克/平方米的石墨烯碳素纖維導(dǎo)電紙，方阻為5歐姆/平方厘米。