[发明专利]高断裂强度及断裂伸长率的活性碳纤维布的连续制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及改进的活性碳纤维布的连续制备方法，具体说，本发明涉及一种高断裂强力及断裂伸长率的活性碳纤维布的连续制备方法。

背景技术

活性碳是一种很细小的碳粒，有很大的表面积，而且碳粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于碳粒的表面积很大，所以能与气体(杂质)充分接触。当这些气体(杂质)碰到毛细管被吸附，起净化作用。因此，活性碳被广泛地应用于化学防护及环境保护等各方面。传统的活性碳的形态都以粉末或颗粒为主，在应用时，常受其形态的限制。因此，近年来，以纤维材料作为前躯体制成纤维状或织物状的活性碳的开发研究应运而生，因为这种形态的活性碳具有易于成形并保持各种形状的特性，因而得以适用于各种用途，如：应用于化学、医疗或军事防护、防毒衣、防毒面具等等。

纤维状活性碳较脆，伸长率低于3％，若采用梳棉、纺纱或织布等过程，容易断裂，因此，仅适用于纤维束成型、无纺布及制纸等方式，而不适合编织成布；因而，有人直接用纤维织物为前驱体加以处理成为织物状活性碳即活性碳纤维布。活性碳纤维布可分为木质素系、酚树脂系、沥青系及聚丙烯腈系等，然而，木质素系、酚树脂系、沥青系等活性碳纤维布，因为其本身断裂强度及断裂伸长率不佳，导致活性碳纤维布耐洗性、抗拉强力、弹性度很差，长久以来一直无法接近一般纺织品的特性，如棉布等，始终无法满足军用防毒服、民用衣着服装类及寝具类等纺织品用途要求，然而，聚丙烯腈系的活性碳纤维布，因具有良好的纺织品特性、成本也居中，因此最适合开发应用。

此外20世纪90年代末期至今，具有负离子、远红外线功能的整理剂，采用后整理工艺添加到纺织品布料上，在市场上已被广泛的应用，国内外研究证实其具有保健功效，然而，传统的负离子、远红外线型纺织品一般在没有负离子、或低远红外线发射功能的普通织物中，利用适当的纺丝工艺或后整理工艺添加具有负离子、远红外线发射功能的添加剂，如电气石、蛋白石、硅藻土粉末等，起到一定负离子、远红外线的发射功能，因此，传统的负离子、远红外线型纺织品的负离子、远红外线效果与添加剂的含量以及添加剂在织物中的附着程度有很大关系，如果添加剂在织物的多次洗涤中有所损失，则相应的功能就会大大下降，如据文献报道，水洗20次到30次后，传统负离子、远红外线型纺织品的性能均降到了原来指标的1/3以下，水洗50次后，则基本失去了原有的性能，因此，开发具有永久性负离子、远红外线功效的聚丙烯腈系活性碳纤维布，能使其在纺织品市场应用更加广泛。

美国专利6156287公开了一种聚丙烯腈系活性碳纤维布的制备方法，该方法以聚丙烯腈系氧化纤维布作为原料，在700-1000℃温度范围内，加热一分钟至一小时，并在加热过程中导入含水分的二氧化碳气体，使聚丙烯腈系氧化纤维布活化；在热处理炉处理时，聚丙烯腈系氧化纤维布的经纱，以张力滚筒组支撑，以能按照预定的数值，限制经纱的缩率，而聚丙烯腈系氧化纤维布的纬纱，以两个纬纱张力控制装置支撑，可变换间隔距离调整纬纱张力，以能按照预定的数值，限制纬纱的缩率，控制在期望值的范围内，比较优选的是，PAN系纤维布的经纬纱缩率，是被控制在30％的范围以内。

然而，该方法使用含水分的二氧化碳气体作为活化气体活化聚丙烯腈系氧化纤维布，并且在1000℃左右的高温碳活化反映环境过程中限制经纬纱的缩率，其纬纱张力控制装置的机械材料及传动机构等组件在连续生产时，难以长时间承受如此高温碳活化的反应环境而产生变形或损坏，从而影响生产质量，因此该方法制得的聚丙烯腈系活性碳纤维布的断裂强度以及断裂伸长率并不令人满意，且很难达到连续生产，产品质量无法稳定。

因此，需要一种长时间且连续大批量稳定生产活性碳纤维布的连续制备方法，并解决聚丙烯腈系活性碳纤维布的断裂强度以及断裂伸长率不好，从而影响在纺织品应用上的问题。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种高断裂强力及断裂伸长率的活性碳纤维布的连续制备方法，改善活性碳纤维布断裂强力以及断裂伸长率不好的缺点，该目的通过以下技术方案实现：

a)提供聚丙烯腈系氧化纤维布；

b)提供具有至少四个反应区域的热处理炉，所述热处理炉设置有进料机构和出料机构；

c)提供活化气体水蒸气和二氧化碳；

d)使聚丙烯腈系氧化纤维布进行碳活化反应；

其特征在于，使用进料机构和出料机构控制聚丙烯腈系氧化纤维布在碳活化过程中的经向超喂量为15至40％。