[发明专利]一种多孔活性炭纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种多孔活性炭纤维，其特征在于，所述多孔活性炭纤维的制备原料包括木质素原料、甲酸甲酯、镍粉、聚环氧乙烷和双酚A苯胺型苯并噁嗪；

所述甲酸甲酯用作木质素原料改性处理剂；

所述镍粉用作木质素原料改性处理催化剂；

所述聚环氧乙烷用作改性木质素熔融纺丝塑化剂；

所述双酚A苯胺型苯并噁嗪用作改性木质素熔融纺丝促进剂；

所述多孔活性炭纤维的拉伸强度为90～210MPa，断裂伸长率为0.5～1.8％，弹性模量为3.0～8.3GPa；比表面积为800～1220m²/g。

2.根据权利要求1所述的多孔活性炭纤维，其特征在于，所述木质素原料为Kraft木质素、磺化木质素、有机溶剂木质素、碱木质素或汽爆木质素中的一种。

3.一种多孔活性炭纤维的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1或2所述的多孔活性炭纤维，包括如下步骤：

步骤1、将木质素原料与改性处理剂甲酸甲酯混合，先向其中加入催化剂镍粉，然后向其中加入氢氧化钠和对蒽醌，将形成的混合物置于反应釜中并在一定条件下对木质素原料进行改性，得到改性木质素；

在所述步骤1中，甲酸甲酯的使用量为木质素原料质量的5～20倍；镍粉的使用量为木质素原料质量的1.0～10％，镍粉的颗粒尺寸为500～1000目；氢氧化钠的使用量为木质素原料质量的1.0～5.0％，对蒽醌使用量为木质素原料质量的0.2～1.2％；

步骤2、将改性木质素与塑化剂聚环氧乙烷和促进剂双酚A苯胺型苯并噁嗪进行熔融共混纺丝，得到成型木质素纤维；

在所述步骤2中，所述聚环氧乙烷使用量为改性木质素质量的3.0～16％；所述双酚A苯胺型苯并噁嗪使用量为改性木质素质量的1.0～16％；熔融共混纺丝的温度为100～200℃；

步骤3、将得到的成型木质素纤维在空气中进行稳定化处理；

在所述步骤3中，以0.1～5℃/min的升温速率升温至200～300℃进行稳定化处理，稳定化处理时间为0.5～2.5h；步骤4、将稳定化处理后的成型木质素纤维进行碳化与活化处理，制备得到多孔活性炭纤维；

在所述步骤4中，所述活化处理包括采用脉冲空气流对碳化处理完的成型木质素纤维进行活化造孔，活化温度为550～750℃，氮气流量为60～600ml/min，向氮气流中注入干燥空气脉冲气流2～20s，脉冲空气注入操作重复1～10次；

所述干燥空气脉冲气流的流速为30～180ml/min。

4.根据权利要求3所述的多孔活性炭纤维的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，氢氧化钠的使用量为木质素原料质量的3.0～5.0％，对蒽醌使用量为木质素原料质量的0.65～1.2％。

5.根据权利要求3所述的多孔活性炭纤维的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，改性处理温度为90～150℃，反应时间为0.5～3.0h，反应过程中的搅拌速率为60～600rmp/min。

6.根据权利要求3所述的多孔活性炭纤维的制备方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述聚环氧乙烷使用量为改性木质素质量的10.0～16％；所述双酚A苯胺型苯并噁嗪使用量为改性木质素质量的8.0～16％；熔融共混纺丝的温度为152～200℃。

7.根据权利要求3所述的多孔活性炭纤维的制备方法，其特征在于，在所述步骤3中，以0.1～5℃/min的升温速率升温至200～300℃进行稳定化处理，稳定化处理时间为0.5～2.5h。

8.根据权利要求3所述的多孔活性炭纤维的制备方法，其特征在于，在所述步骤4中，以1.0～10℃/min的升温速率升温至750～1200℃进行碳化处理，碳化处理时间为0.5～3.0h。