[發明專利]一種由熔噴布為基礎碳化制備碳纖維布的方法

有效

• 申請號: 202011601901.8
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112760889B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 馬文涯
• 申請（專利權）人: 湖北聞涯技術開發有限公司
• 主分類號: D06C7/04
• 分類號: D06C7/04;D06M11/49;D06M13/513;D06M13/503;D06M101/20
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本發明提供一種由熔噴布為基礎碳化制備碳纖維布的方法，涉及碳纖維布制備領域。該由熔噴布為基礎碳化制備碳纖維布的方法，包括以下步驟：S1.準備原料；S2.對熔噴布改性；S3.熔噴布上包覆氧化鐵膜；S4.干燥處理；S5.對熔噴布進行預氧化和碳化；S6.制成碳纖維布。通過表面改性劑先對熔噴布進行改性，然后加入氧化鐵前驅物和氨水，通過化學液相沉淀在熔噴布表面沉淀氧化鐵膜，然后再放入氣氛爐中進行預氧化和碳化制得碳纖維布，這樣可以使聚丙烯纖維在預氧化過程中提供以氧化鐵為催化基礎的預氧化，使聚丙烯纖維逐漸轉變為碳鏈為主的結構，提高了纖維的抗溫變性能，進而能在高溫狀態下發生高溫碳化的時候保持形態，值得大力推廣。

技術領域

本發明涉及碳纖維布制備領域，具體為一種由熔噴布為基礎碳化制備碳纖維布的方法。

背景技術

熔噴布是口罩最核心的材料，熔噴布主要以聚丙烯為主要原料，纖維直徑可以達到1～5微米，空隙多、結構蓬松、抗褶皺能力好，具有獨特的毛細結構的超細纖維增加單位面積纖維的數量和表面積，從而使熔噴布具有很好的過濾性、屏蔽性、絕熱性和吸油性，可用于空氣、液體過濾材料、隔離材料、吸納材料、口罩材料、保暖材料、吸油材料及擦拭布等領域。

熔噴布是由聚丙烯在高速氣流噴射下形成的一種無紡布，因此對于極性分子吸附性能極差，并且聚丙烯纖維不能夠直接進行碳化成碳纖維布。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種由熔噴布為基礎碳化制備碳纖維布的方法，解決了熔噴布不能直接碳化制成碳纖維布的問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種由熔噴布為基礎碳化制備碳纖維布的方法，包括以下步驟：

S1.準備

首先準備以下重量份的原材料：熔噴布100份、氧化鐵前驅物3～30份、表面改性劑0.1～1份；

S2.改性

先將耐蝕槽中注滿水，然后將溫度升高至90℃，再將熔噴布浸泡在耐蝕槽中，然后將表面改性劑加入到耐蝕槽中，攪拌均勻；

S3.覆膜

將氧化鐵前驅物加入到耐蝕槽中，并向耐蝕槽中鼓入空氣，使耐蝕槽內的溶液變成紅棕色后，再緩慢滴加氨水，通過化學液相沉淀在熔噴布纖維表面沉淀氧化鐵膜，觀察熔噴布的上色情況，若熔噴布上紅棕色均勻，則補加等量的氧化鐵前驅物，同時繼續鼓入空氣，并緩慢滴加氨水至溶液PH值小于5后停止加入氨水，若熔噴布上紅棕色不均勻，則補加等量的表面改性劑，同時繼續鼓入空氣，然后再緩慢滴加氨水至溶液PH值小于5后停止加入氨水；

S4.干燥

將上色均勻的熔噴布從耐蝕槽中撈出，用清水漂洗至水洗液為中性即可，然后放入干燥箱內，在100～110℃條件下進行干燥處理；

S5.碳化

將干燥的改性熔噴布放入氣氛爐中，并向氣氛爐內通入氮氣保護，然后升溫至130℃后，通過濕度檢測設備對氣氛爐尾氣中的水份含量進行檢測，當沒有水份存在時，升溫5℃并保溫30min，依次反復升溫至150℃后，向氣氛爐中通入還原氣體，并將氮氣通入量調至最低，保溫30min，然后每隔5min升溫5℃直至400℃，之后每隔3min升溫10℃直至1000℃為止，即可將改性熔噴布碳化成碳纖維布；

S6.成品

關閉氣氛爐的加熱，繼續保持氮氣的最低通入量，使氣氛爐內溫度緩慢降低至室溫后將碳纖維布取出，用稀鹽酸溶解碳纖維布表面的鐵層后，再水洗至水溶液為中性，然后進行干燥處理即可得到碳纖維布成品。

優選的，所述表面改性劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑中的一種。