[发明专利]一种成品率高、无污染、低成本高纯石墨碳材碳纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种成品率高、无污染、低成本高纯石墨碳材碳纤维的制备方法，先将高纯石墨碳材输入到高速纺丝机中并在320‑450℃下将其纺丝得碳纤维；接着将碳纤维置于已加入交联剂的化学交联器中使其在50‑80℃下反应0.5‑1h，即得碳的碳纤维，将碳的碳纤维置于碳化活化装置中，在空气氛围中按照1‑20℃/min的升温速率升温到200‑350℃进行预氧化0.5‑1h，然后在惰性气体中升温到500‑800℃进行碳化处理1‑2h，完成后升温到700‑1100℃并通入活化剂进行活化处理1‑2h后，在惰性气氛下随炉冷却到室温即得高纯石墨碳材碳纤维。本发明制备工艺简单、成本低、无污染，且产品性能好、产量大，适宜大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及碳纤维的制备领域，具体的说是一种成品率高、无污染、低成本高纯石墨碳材碳纤维的制备方法。

背景技术

活性碳纤维(activated carbon fiber，ACF)因其优异的吸附性能而广泛用于空气净化和除湿、冰箱的除异味、气体净制、气体min离、有机溶剂及化合物回收、工业有机废水治理、防毒气、水净化、净制高纯水、催化剂或催化剂载体以及生理用品等，并且用活性碳纤维毡回收有机溶剂早已工业化，空气净化机、除湿机及净水器业已问世，在环境保护方面充min显示了它的高效吸附效能。此外基于其丰富的孔隙结构和碳质的特性，作为储能材料和电极材料，活性碳纤维在新能源领域正在发挥着重要作用。

碳的碳纤维具有强度高、导电性强等优点，借助于微米操作技术可以对碳碳纤维进行单根操作，可以用于微电子器件、电容器、电池电极材料等。目前国外已经有活性电碳纤维，但是强度、活性等综合性能皆不能达到高功率动力电池使用的综合要求，且具有碳结构的活性碳纤维产品未见报道，也没有批量生产。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种成品率高、无污染、低成本高纯石墨碳材碳纤维的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种成品率高、无污染、低成本高纯石墨碳材碳纤维的制备方法，其特征在于所述的制备方法按下述步骤进行：

(1)将高纯石墨碳材输入到高速纺丝机中，高速纺丝机在320-450℃下将高纯石墨碳材纺丝，即得碳纤维；

(2)将纺出的碳纤维置于化学交联器中，加入交联剂使其在50-80℃下反应0.5-1h，即得碳的碳纤维；

(3)将碳的碳纤维置于碳化活化装置中，经空压机吹入大量热风，使碳化活化装置内按照1-20℃/min的升温速率升温到100-350℃，预氧化0.5-1h，然后通入惰性气体并在惰性气体保护下，升温到500-800℃，进行碳化1-2h，碳化处理完成后升温到700-1100℃并通入活化剂进行活化处理，活化处理1-2h后，在惰性气氛下随炉冷却到室温，即得高纯石墨碳材碳纤维。

所述步骤(1)中的高纯石墨碳材是指酚醛树脂、沥青、高纯石墨碳材、ABS树脂或丁苯橡胶。

所述步骤(2)中的交联剂为盐酸、甲醛或氧气。

所述步骤(3)中的预氧化升温速率为5-10℃/min。

所述步骤(3)中的预氧化温度为200-350℃。

所述步骤(3)中的碳化温度为500-700℃。

所述步骤(3)中的活化温度为900-1100℃。

所述步骤(3)中的活化剂为碳酸氢钠、硫酸、磷酸中两种或三种混合而成的混合物。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明制备工艺简单、操作容易、产品性能好，并且成品率高、综合成本低，全程机械化操作，自动控制运行，适宜大规模的工业化生产。