[发明专利]三聚氰胺树脂/聚乙烯醇水溶液通过高压静电纺丝技术制备多孔含氮碳纤维电极材料的方法

摘要

三聚氰胺树脂/聚乙烯醇水溶液通过高压静电纺丝技术制备多孔含氮碳纤维电极材料的方法，它涉及超级电容器电极材料的制备方法。本发明是要解决现有多孔含氮碳纤维电极材料的造孔效果差、操作复杂、成本高、污染重的问题。制备方法：一、在聚乙烯醇水溶液和三聚氰胺树脂水溶液混合液中加入造孔剂制备纺丝原液；二、用高压静电纺丝技术制备三聚氰胺树脂/聚乙烯醇复合纤维薄膜；三、将步骤二得到的复合纤维薄膜连同泡沫镍在石墨纸包覆下进行碳化，制备多孔含氮碳纤维电极材料。本发明在纺丝原液中添加造孔剂，使多孔含氮碳纤维电极材料的制备与造孔同步完成，造孔效果好、操作简单、成本低、污染小。本发明应用于多孔含氮碳纤维电极材料的生产。

主权项

三聚氰胺树脂/聚乙烯醇水溶液通过高压静电纺丝技术制备多孔含氮碳纤维电极材料的方法，其特征在于三聚氰胺树脂/聚乙烯醇水溶液通过高压静电纺丝技术制备多孔含氮碳纤维电极材料的方法通过以下步骤实现：一、按1∶0.2～5的体积比将聚乙烯醇水溶液和三聚氰胺树脂水溶液混合，然后将造孔剂加入到混合液中，在室温条件下用磁力搅拌器搅拌均匀，即得到纺丝原液；其中三聚氰胺树脂为三聚氰胺树脂甲醛树脂的简称；聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量百分比浓度为10％～30％，三聚氰胺树脂水溶液中三聚氰胺树脂的质量百分比浓度为30％～50％，造孔剂为占聚乙烯醇和三聚氰胺树脂总质量的质量百分比浓度为0.5％～7％的水溶性铵盐或者1％～30％的低碳化收率的水溶性高分子材料；水溶性铵盐为碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵或硫酸氢铵；低碳化收率的水溶性高分子材料为聚乙二醇或聚环氧乙烷；二、以泡沫镍作为接收装置，采用高压静电纺丝技术将步骤一中得到的纺丝原液直接纺制在泡沫镍上，得到三聚氰胺树脂/聚乙烯醇复合纤维薄膜；其中高压静电纺丝技术的纺丝电压为5000～50000V，喷丝速度为0.05～5mL/h，喷丝头与泡沫镍的距离为5～40cm；三、将步骤二中得到的附着在泡沫镍上的三聚氰胺树脂/聚乙烯醇复合纤维薄膜连同泡沫镍一起在石墨纸的包覆下转移到高温管式电阻炉中，在不断通入的惰性气体的保护下，以1～30℃/h的升温速率升温至550～1000℃碳化0.5～5h，然后在惰性气体中自然冷却到室温，取出后在泡沫镍上获得三聚氰胺树脂/聚乙烯醇基多孔含氮碳纤维薄膜，即多孔含氮碳纤维电极材料。