[发明专利]具有良好球形度的毫米级聚丙烯腈小球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种聚丙烯腈小球的制备方法，具体的说涉及一种通过改变聚丙烯腈凝固剂制备具有良好球形度的毫米级聚丙烯腈小球的方法。

背景技术

球状活性炭是一种重要的活性炭材料，与其他类型的活性炭相比，球型活性炭的研究报道较少，尤其是球径为毫米级的聚丙烯腈活性炭更少。制备该球状活性炭的含碳前驱体仍然是聚丙烯腈通过凝固成形的小球，为此制备该小球成为不可缺少的步骤。

以聚丙烯腈为前驱体制备毫米级活性炭小球的报道仅有一例，即专利201010564568.8 “一种毫米级活性炭小球的制备方法”，其制备方法如下：将1-5质量份的聚丙烯腈在10-50质量份的工业级二甲基亚砜（DMSO）中充分溶解，然后加入0.01-0.5质量份的稀土盐，充分搅拌混合。将溶液逐渐转移到挤液器中，使溶液在相同的条件下滴入凝固浴中，得到掺杂稀土的球形聚丙烯腈树脂。进一步通过低温氧化、炭化、水蒸气活化得到直径约1-3 mm的毫米级中孔炭小球。

由该专利的制备方法可看出，聚丙烯腈树脂球是将纯粹的聚丙烯腈合成的树脂通过瑞利不稳定原理得到球形度相对较差的树脂球，之后再在水溶液中凝固成形。由于纯粹的聚丙烯腈树脂本身成形时的能量较高，不易获得球形度较好的小球，再加上是在其不良溶剂中直接快速固化，使得其球形度较差，最终产品即球状活性炭的球形度自然也较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有良好球形度的毫米级聚丙烯腈小球的制备方法。

本发明的制备技术如下：

（1）聚丙烯腈与衣康酸按重量比（80-99）：（20-1）混合后，与二甲基亚砜溶剂配制成15-25wt%浓度的溶液，加入聚丙烯腈重量0.5-1%的偶氮二异丁腈作为引发剂，在搅拌下于50-65℃恒温3-10h，得到成球母液；

（2）将成球母液转入挤液器中，逐滴滴入浓度为30-80wt%、温度为30-60℃的N，N—二甲基甲酰胺的水溶液中凝固1-10h，获得毫米级聚丙烯腈小球， 取出获得的小球，干燥。

本发明毫米级聚丙烯腈小球的球形度用如下公式表征：

球形度=1/nΣdi/Di

式中di为聚丙烯腈基小球的最短直径，Di为聚丙烯腈基小球的最长直径。n值为30。重复十次取平均值。

本发明的优点：

本发明操作简便，易于控制；制得的毫米级小球球形度良好。

具体实施方式

实施例1

聚丙烯腈与衣康酸按重量比80：20混合后，与DMSO配制成25wt%浓度的溶液，加入聚丙烯腈重量1%的偶氮二异丁腈作为引发剂在搅拌下于65℃恒温3h，得到成球母液。将该成球母液转入挤液器中，逐滴滴到浓度为30wt%、温度为30℃的N，N—二甲基甲酰胺的水溶液中凝固1h，获得毫米级聚丙烯腈小球。之后取出获得的小球，干燥，测量其球形度为0.99。

实施例2

聚丙烯腈与衣康酸按重量比99：1混合后，与DMSO配制成15wt%浓度的溶液，加入聚丙烯腈重量0.5%的偶氮二异丁腈作为引发剂在搅拌下于50℃恒温10h，得到成球母液。将该成球母液转入挤液器中，逐滴滴到浓度为80wt%、温度为60℃的N，N—二甲基甲酰胺的水溶液中凝固10h，获得毫米级聚丙烯腈小球。之后取出获得的小球，干燥，测量其球形度为0.92。

实施例3

聚丙烯腈与衣康酸按重量比90：10混合后，与DMSO配制成20wt%浓度的溶液，加入聚丙烯腈重量0.8%的偶氮二异丁腈作为引发剂在搅拌下于55℃恒温6h，得到成球母液。将该成球母液转入挤液器中，逐滴滴到浓度为60wt%、温度为50℃的N，N—二甲基甲酰胺的水溶液中凝固8h，获得毫米级聚丙烯腈小球。之后取出获得的小球，干燥，测量其球形度为0.97。

实施例4

聚丙烯腈与衣康酸按重量比85：15混合后，与DMSO配制成22wt%浓度的溶液，加入聚丙烯腈重量0.7%的偶氮二异丁腈作为引发剂在搅拌下于60℃恒温5h，得到成球母液。将该成球母液转入挤液器中，逐滴滴到浓度为40wt%、温度为40℃的N，N—二甲基甲酰胺的水溶液中凝固3h，获得毫米级聚丙烯腈小球。之后取出获得的小球，干燥，测量其球形度为0.98。

对比例1

无衣康酸的聚丙烯腈与DMSO配制成25wt%浓度的溶液，加入聚丙烯腈重量1%的偶氮二异丁腈作为引发剂在搅拌下于65℃恒温3h，得到成球母液。将该成球母液转入挤液器中，逐滴滴到凝固剂为水、凝固温度为30℃的凝固浴中凝固时间为1h。之后取出获得的小球，干燥，测量其球形度为0.75。