[發明專利]一種高純石墨碳材碳纖維的制備方法

在審

• 申請號: 201711003542.4
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN109695072A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 賈琳
• 申請（專利權）人: 賈琳
• 主分類號: D01F9/12
• 分類號: D01F9/12;D01F11/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種高純石墨碳材碳纖維的制備方法，先將高純石墨碳材輸入到高速紡絲機中并在320?450℃下將其紡絲得碳纖維；接著將碳纖維置于已加入交聯劑的化學交聯器中使其在50?80℃下反應0.5?1h，即得碳的碳纖維，將碳的碳纖維置于碳化活化裝置中，在空氣氛圍中按照1?20℃/min的升溫速率升溫到200?350℃進行預氧化0.5?1h，然后在惰性氣體中升溫到500?800℃進行碳化處理1?2h，完成后升溫到700?1100℃并通入活化劑進行活化處理1?2h后，在惰性氣氛下隨爐冷卻到室溫即得高純石墨碳材碳纖維。本發明制備工藝簡單、成本低、無污染，且產品性能好、產量大，適宜大規模工業化生產。

技術領域

本發明涉及碳纖維的制備領域，具體的說是一種高純石墨碳材碳纖維的制備方法。

背景技術

活性碳纖維(activated carbon fiber，ACF)因其優異的吸附性能而廣泛用于空氣凈化和除濕、冰箱的除異味、氣體凈制、氣體min離、有機溶劑及化合物回收、工業有機廢水治理、防毒氣、水凈化、凈制高純水、催化劑或催化劑載體以及生理用品等，并且用活性碳纖維氈回收有機溶劑早已工業化，空氣凈化機、除濕機及凈水器業已問世，在環境保護方面充min顯示了它的高效吸附效能。此外基于其豐富的孔隙結構和碳質的特性，作為儲能材料和電極材料，活性碳纖維在新能源領域正在發揮著重要作用。

碳的碳纖維具有強度高、導電性強等優點，借助于微米操作技術可以對碳碳纖維進行單根操作，可以用于微電子器件、電容器、電池電極材料等。目前國外已經有活性電碳纖維，但是強度、活性等綜合性能皆不能達到高功率動力電池使用的綜合要求，且具有碳結構的活性碳纖維產品未見報道，也沒有批量生產。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的缺陷，提供一種制備工藝簡單、產品性能好，且成品率高、無污染、綜合成本低的高純石墨碳材碳纖維的制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案解決的：

一種高純石墨碳材碳纖維的制備方法，其特征在于所述的制備方法按下述步驟進行：

(1)將高純石墨碳材輸入到高速紡絲機中，高速紡絲機在320-450℃下將高純石墨碳材紡絲，即得碳纖維；

(2)將紡出的碳纖維置于化學交聯器中，加入交聯劑使其在50-80℃下反應0.5-1h，即得碳的碳纖維；

(3)將碳的碳纖維置于碳化活化裝置中，經空壓機吹入大量熱風，使碳化活化裝置內按照1-20℃/min的升溫速率升溫到100-350℃，預氧化0.5-1h，然后通入惰性氣體并在惰性氣體保護下，升溫到500-800℃，進行碳化1-2h，碳化處理完成后升溫到700-1100℃并通入活化劑進行活化處理，活化處理1-2h后，在惰性氣氛下隨爐冷卻到室溫，即得高純石墨碳材碳纖維。

所述步驟(1)中的高純石墨碳材是指酚醛樹脂、瀝青、高純石墨碳材、ABS樹脂或丁苯橡膠。

所述步驟(2)中的交聯劑為鹽酸、甲醛或氧氣。

所述步驟(3)中的預氧化升溫速率為5-10℃/min。

所述步驟(3)中的預氧化溫度為200-350℃。

所述步驟(3)中的碳化溫度為500-700℃。

所述步驟(3)中的活化溫度為900-1100℃。

所述步驟(3)中的活化劑為碳酸氫鈉、硫酸、磷酸中兩種或三種混合而成的混合物。

本發明相比現有技術有如下優點：

本發明制備工藝簡單、操作容易、產品性能好，并且成品率高、綜合成本低，全程機械化操作，自動控制運行，適宜大規模的工業化生產。