[發明專利]一種木質碳纖維活化改性方法

在審

• 申請號: 201711391399.0
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN109939640A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 蔣洪亮
• 申請（專利權）人: 宜興市宜泰碳纖維織造有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;D06M10/02;D06M10/08
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 杜振軍

本發明涉及一種木質碳纖維活化改性方法，屬于碳纖維生產技術領域，包括以下步驟：（1）以高純氬和水蒸汽為活化氣體，調節壓力至198Mpa，并保壓8～10小時，得到等離子處理的木質碳纖維。（2）將等離子處理的木質碳纖維加入濃度為95%的乙醇溶劑中，超聲分散均勻，加入草酸或乙酸調節PH值為3.5～5.5，再加入HD775烷基偶聯劑，攪拌5～6小時，之后用去離子水洗滌，真空烘干后得到改性的木質碳纖維。經本發明活化改性的木質碳纖維表面含氧、含氮官能團數量大大增加，親疏水性增強，可明顯提高其對不同酸堿氣體的吸附能力，且操作步驟簡單、制備效率高、生產成本較低。

技術領域

本發明涉及一種木質碳纖維活化改性方法，屬于碳纖維生產技術領域。

背景技術

活性碳纖維問世以來，以其豐富發達的孔隙結構和形態優于一般的活性炭，具有比表面積大、含碳量高、吸附容量大、吸附速度快、易于加工等特點，作為吸附材料、催化劑載體、電極材料廣泛應用在食品、化工、醫藥、環境、電子電化學等領域。目前就活性碳纖維原料而言，主要是黏膠纖維、瀝青纖維、酚醛纖維、聚丙烯纖維，這些原料主要依賴石化資源，基于石化資源的日益枯竭，減少過度開采對地球資源的負面影響，實現可持續發展，80年代，曾漢民等先后制備了以木質材料為原料的木漿黏膠基、棉黏膠基、甘蔗渣黏膠基和秸稈黏膠基等多種活性木質碳纖維。

木質碳纖維的活化改性一般分為物理處理和化學處理兩類，其中物理處理法包括熱處理法、涂層法等，通過提高碳纖維的比表面積和粗糙度來提高碳纖維和基體之間的咬合力；而化學法則包括陽離子氧化法、接枝法等，利用碳纖維表面化學能量團的增加，提高化學鍵的結合強度，以上制備方法制備效率低、制備價格高昂，這嚴重阻礙了它的推廣應用，因此，進一步改進生產工藝，降低生產成本或通過改性以增加其附加值，將是本領域的重要課題。

發明內容

為解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種木質碳纖維活化改性方法。

本發明的技術方案是：一種木質碳纖維活化改性方法，包括以下步驟：

（1）將木質碳纖維放入高壓高溫裝置，以高純氬和水蒸汽為活化氣體，調節壓力至198Mpa，并保壓8～10小時，得到等離子處理的木質碳纖維。

（2）將等離子處理的木質碳纖維加入濃度為95%的乙醇溶劑中，超聲分散均勻，加入草酸或乙酸調節PH值為3.5～5.5，再加入HD775烷基偶聯劑，攪拌5～6小時，之后用去離子水洗滌，真空烘干后得到改性的木質碳纖維。

作為改進，所述步驟（1）中，高純氬和水蒸汽通過氣體流量計來控制，流量分別為3～5 L/min和20～25 L/min。

作為改進，所述步驟（1）中，活化溫度為875～900℃，輸出電壓為2500～3000V，輸出電流為20～35mA。

作為改進，所述步驟（2）中，烘干溫度為200～300℃。

本發明的有益效果是：經本發明活化改性的木質碳纖維表面含氧、含氮官能團數量大大增加，親疏水性增強，可明顯提高其對不同酸堿氣體的吸附能力，且操作步驟簡單、制備效率高、生產成本較低。

具體實施方式

以下進一步描述本發明的具體技術方案，以便于本領域的技術人員進一步理解本發明，而不構成對其權利的限制。

實施例1

一種木質碳纖維活化改性方法，包括以下步驟：

（1）將木質碳纖維放入高壓高溫裝置，以高純氬和水蒸汽為活化氣體，調節壓力至198Mpa，并保壓8小時，得到等離子處理的木質碳纖維，其中通過氣體流量計控制的高純氬流量為3 L/min，水蒸汽流量為20 L/min，活化溫度為875℃，輸出電壓為2500V，輸出電流為20mA。