[发明专利]一种利用废弃烟蒂制备碳纤维的方法及制得的碳纤维与应用

权利要求书

1.一种利用废弃烟蒂制备碳纤维的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）将废弃烟蒂溶解于有机溶剂中，得到纺丝液；

（2）将纺丝液进行静电纺丝，干燥后获得纺丝纤维；

（3）将纺丝纤维热稳定后，进行热解碳化，即得碳纤维;

所述步骤（1）中，所述有机溶剂选自二甲基亚砜、四氢呋喃、氯仿、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷中的至少一种；

所述静电纺丝的纺丝液喷涂速度为0.01~0.05mm/s。

2.根据权利要求1所述的利用废弃烟蒂制备碳纤维的方法，其特征在于，所述废弃烟蒂与有机溶剂的比例为1g:5~50mL。

3.根据权利要求2所述的利用废弃烟蒂制备碳纤维的方法，其特征在于，所述废弃烟蒂与有机溶剂的比例为1g:10~20mL。

4.根据权利要求3所述的利用废弃烟蒂制备碳纤维的方法，其特征在于，所述废弃烟蒂与有机溶剂的比例为1g:15mL。

5.根据权利要求1~4任一项所述的利用废弃烟蒂制备碳纤维的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述静电纺丝的电压为6~20kV，所述静电纺丝的环境温度为20~70℃，所述静电纺丝的环境湿度为20~70%，所述静电纺丝的针头直径为0.5~2mm，所述静电纺丝的喷丝距离为10~30cm。

6.根据权利要求5所述的利用废弃烟蒂制备碳纤维的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述静电纺丝的电压为10~18kV；所述静电纺丝的环境温度为25~60℃；所述静电纺丝的环境湿度为40~60%；所述静电纺丝的针头直径为0.6~1.5mm；所述静电纺丝的喷丝距离为20~25cm；所述静电纺丝的纺丝液喷涂速度为0.02~0.03mm/s。

7.根据权利要求1~4任一项所述的利用废弃烟蒂制备碳纤维的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述热稳定的具体操作为：将纺丝纤维惰性气氛中加热至200~300℃，保温1~3h，升温速率为1~5℃/min。

8.根据权利要求7所述的利用废弃烟蒂制备碳纤维的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述热稳定的具体操作为：将纺丝纤维加热至250~280℃，保温1.5~2h，升温速率为2~3℃/min。

9.根据权利要求1~4任一项所述的利用废弃烟蒂制备碳纤维的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述热解碳化的具体操作为：将热稳定后的纺丝纤维在保护气下加热至700~900℃，保温1~3h，升温速率为5~10℃/min。

10.根据权利要求9所述的利用废弃烟蒂制备碳纤维的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述热解碳化的具体操作为：将热稳定后的纺丝纤维加热至800~850℃，保温1.5~2h，升温速率为6~8℃/min。

11.根据权利要求9所述的利用废弃烟蒂制备碳纤维的方法，其特征在于，所述保护气选自氩气、氮气和氦气中的至少一种，保护气的流速为90~150mL/min。

12.根据权利要求11所述的利用废弃烟蒂制备碳纤维的方法，其特征在于，所述保护气为氮气，保护气的流速为100~120mL/min。

13.根据权利要求1~4任一项所述的利用废弃烟蒂制备碳纤维的方法，其特征在于，所述方法还包括对废弃烟蒂进行预处理的步骤；

所述预处理的具体操作为：撕去废弃烟蒂的外包纸，将丝束剪成小于1cm长的小段。

14.权利要求1~13任一项所述的方法制得的碳纤维。

15.权利要求14所述的碳纤维在制备吸附材料和/或电化学材料中的应用。