[发明专利]一种纤维活性炭的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳材料制备领域，具体涉及一种纤维活性炭的制备方法。

背景技术

纤维活性炭是一种新兴、高效的吸附材料，由于其具有比表面积大、微孔发达、吸附脱附速度快以及易再生的特点，因此，人们可以进行长期重复使用；另外，它还具有良好的装填、缠绕性能、使用中消耗少以及对设备的适应性强的优点。另外，由于纤维活性炭其表面含有丰富的有机官能团，所以，它还具有良好的氧化还原特性，对气相与液相中的有机物和无机杂质均有良好的吸附作用；再加上，所述纤维活性炭具备较强的耐酸碱、耐腐蚀、耐高低温以及具有良好的导电性能，使得其能够应用在诸如环保、化工、电力、电子能源、湿法冶金、医疗与生物工程等等领域中，尤其在空气净化、水质净化、污水处理、有机溶剂回收等方面的应用，纤维活性炭更成为了不可或缺的材料。

虽然现有技术中提供的纤维活性炭已经能够满足在上述领域中应用的要求，但是在诸如军用防护服、防护帐篷、核工业中防护和屏蔽设施等领域，需要使用的纤维活性炭的抗拉伸和抗撕裂能力更强，所以现有的粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、糠醛纤维、沥青纤维等制备出的纤维活性炭都不能满足上述应用的需要。所以本领域人员均开始研究具有高抗拉伸和抗撕裂的复合材料，德国和日本均有这方面的专利，其方法将现有的商品纤维活性炭用无机胶格点式粘在其它强度高的材料上，来提高材料的整体强度以满足上述需要。

现有技术的方法虽然提高了产品的抗拉伸和抗撕裂能力，但是复合材料因胶粘工艺降低了纤维活性炭的表面积，从而降低了它的吸附性能和透气性，导致防护性能受到一定影响；另一方面虽然复合材料增加了材料整体强度，但局部强度仍然没有提高。由此可见，研制一种具有较高抗拉伸、抗撕裂强度的新型纤维活性炭以满足军工、航天、核工业和辐射防护等领域应用的需要便成为目前纤维活性炭领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种具有抗拉伸，抗撕裂强度好的纤维活性炭的制备方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种纤维活性炭的制备方法，包括：

a）将聚酰亚胺纤维在氮气的气氛下碳化，得到碳化纤维；

b）将所述碳化纤维在水蒸汽中活化，得到纤维活性炭。

优选的，步骤a）具体为：

a11）将聚酰亚胺纤维在氮气气氛中加热至300~350℃保温1h，然后加热至400~450℃保温1h；

a12）将步骤a11）加热后的聚酰亚胺纤维继续加热至550~1000℃碳化1~5h，得到碳化纤维。

优选的，步骤a）具体为：

a21）将聚酰亚胺纤维在氮气气氛中以每分钟2℃的速度升温从室温升温至500℃；

a22）将步骤a21）加热后的聚酰亚胺纤维继续加热至550~1000℃，碳化1~5h，得到碳化纤维。

优选的，所述聚酰亚胺纤维为：聚酰亚胺布或聚酰亚胺毡。

优选的，在步骤a）之间还包括将所述聚酰亚胺纤维经过化学活化处理。

优选的，所述化学活化具体为

将聚酰亚胺纤维在磷酸或磷酸盐溶液中浸渍10~60min后，取出，沥干备碳化和水蒸气活化用。

优选的，所述磷酸盐为，磷酸铵、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵一种或两种。

优选的，所述磷酸或磷酸盐水溶液的浓度为0.5wt%~10wt%。

优选的，步骤b）具体为：

b11）将步骤a）得到的碳化纤维在水蒸汽中加热，进行活化处理；

所述活化处理的温度为600~800℃。

本发明提供了一种纤维活性炭的制备方法，使用聚酰亚胺纤维先进行碳化然后再进行活化，得到纤维活性炭。聚酰亚胺具有分子间结合紧密，机械强度高、力学性能好的特点。以此为原料纺制成纤维，再经过碳化、活化工艺，制备出具有很高拉伸强度的新型纤维活性炭。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

本发明使用聚酰亚胺作为原料，将聚酰亚胺纤维丝、聚酰亚胺布或者聚酰亚胺毡、聚酰亚胺膜、聚酰亚胺纸等原料经过碳化、活化处理后得到纤维活性炭。