活性炭纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种活性炭纤维，更具体地，公开了一种长丝型活性炭纤维，该长丝型活性炭纤维通过活化用于活性炭纤维的长丝型前体纤维制备并且具有0.01g/旦尼尔至1.0g/旦尼尔的强度，从而具有提高的耐久性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于机织物和针织物的活性炭纤维以及制备该活性炭纤维的方法。
技术介绍
棉、粘胶、聚丙烯腈、沥青(pitch)或酚醛短纤维被活化用作公知的活性炭纤维。但是，此类短纤维包括1mm至6mm的短纤维。因此，在活化需要的高温热处理过程中发生自由收缩，而且与粉末或颗粒类活性炭相比，短纤维具有优异的耐久性。但是，活性炭纤维的强度低。因此，大部分活性炭纤维在使用时容易磨损，从而转化成粉末。近来，活性炭纤维的用途连续扩展。具体地，活性炭纤维中分布有大量直径为至的微孔，因此具有优异的处理SOx或NOx的能力，从而表现出优异的大气清洁能力。因此，活性炭纤维已应用至路障以及化学、生物和放射保护装置中。但是，为了将这些纤维应用至路障或化学、生物和放射保护装置中，这些纤维必须再利用，而不是在一次性使用之后被丢弃。但是，由于短纤维的脆弱结构，微孔会容易破裂，而且纤维不能利用例如简单清洗的过程被制备为可再利用的。同时，根据其材料，活性炭纤维可以利用纤维素类纤维、丙烯腈类纤维、酚醛纤维、沥青类纤维或聚乙烯醇类纤维制备。但是，目前，因为关于产量和经济可行性的原因，主要制备纤维素、PAN(聚丙烯腈)和沥青类炭纤维。将从木材和竹子中获得的天然纤维素纤维例如树棉、大麻和亚麻、木浆纤维以及再生纤维素纤维例如粘胶和富强纤维用作纤维素类活性炭纤维的原材料。0.5wt％至20wt％的磷化合物附着或包含在纤维素纤维的原材料中。将所得材料在200℃至350℃的低温的非活化状态下热处理，使得纤维素纤维的减少比为40％至70％且磷的残留率为70％以上，然后在450℃至1,000℃的包含5体积％以上的蒸汽的气氛下进一步地热处理，使得纤维素类纤维的减少比为65％至95％且磷的残留率为10％以下，由此被活化，从而制备具有高吸附能力的活性炭纤维。将为丙烯腈类活性炭纤维的原材料的聚丙烯腈(PAN)在氧化气氛下氧化，直到饱和氧结合量为80％以上，然后被活化以制备活性炭纤维。作为醛基的酚醛纤维被均匀地固化以制备固化酚醛纤维或固化酚醛纤维结构，然后在以200℃/hr至2,000℃/hr的加热速率将温度从250℃提升至700℃的同时在10体积％至49体积％的蒸汽和90体积％至51体积％的惰性气体的混合气氛中烧制所述固化酚醛纤维或固化酚醛纤维结构以制备酚醛活性炭纤维。将在各种有机合成和石油化学产业中作为副产物生成的煤类沥青、石油类沥青(包括天然或人造沥青)、沥青或合成树脂或通过天然树脂的干馏获得的沥青应用至被模塑成纤维，然后将沥青类纤维在50℃至400℃的包含氧化气体的气氛中热处理以经过不相容处理，然后在包含氨气的气氛中活化，从而制备沥青类活性炭纤维。将在其上附着有脱水剂或包含脱水剂的聚乙烯醇类纤维(PVA)加热使得纤维的重量减少35％以上，然后经过引起脱水和炭化反应以形成炭质纤维的过程以及在少量氧气存在的高湿和800℃至1,2000℃的高温下活化炭质纤维的过程，从而制备聚乙烯醇类活性炭纤维。就此而言，活性炭纤维的产率可以根据运载气体或蒸汽而变化，但是聚丙烯腈的产率为50％以及纤维素(例如粘胶或棉以及酚类)的产率为20％，这被认为是低的。包含上述各种材料的活性炭纤维由短纤维型材料制成，而且各种形式例如纸张、机织物和毛毡可以利用使用短纤维制备的活性炭纤维获得。但是，使用短纤维型材料制备的活性炭纤维具有耐久性的限制。
技术实现思路
技术问题因此，鉴于上述在相关领域内发生的问题完成了本专利技术，而且本专利技术的一个目的在于提供一种具有提高的耐久性的活性炭纤维以及一种制备该活性炭纤维的方法。本专利技术的另一个目的在于提供使用具有提高的耐久性的活性炭纤维制备的机织物或针织物。技术方案为了实现上述目的，本专利技术提供了一种长丝型活性炭纤维，该长丝型活性炭纤维通过活化用于活性炭纤维的长丝型前体纤维制备并且具有0.01g/旦尼尔至1.0g/旦尼尔的强度。所述用于活性炭纤维的长丝型前体纤维可以选自纤维素类长丝类前体纤维、聚丙烯腈类长丝型前体纤维和芳纶类长丝型前体纤维。所述长丝型前体纤维可以具有5g/旦尼尔至12g/旦尼尔的强度。所述长丝型前体纤维可以具有0.05旦尼尔至10旦尼尔的单纱细度和300旦尼尔至30,000旦尼尔的总细度。为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种制备活性炭纤维的方法。所述方法包括(S1)使长丝型前体纤维稳定，以及(S2)通过在惰性气氛中碳化所稳定的长丝型前体纤维来活化长丝型前体纤维。所述方法还可以包括在步骤(S1)之前使长丝型前体纤维在碱性溶液中沉淀，而且所述长丝型前体纤维可以是纤维素类长丝型前体纤维或芳纶类长丝型前体纤维。所述方法还可以包括在步骤(S1)之前干燥长丝型前体纤维，所述方法还可以包括在干燥之前使所述长丝型前体纤维在碱性溶液中沉淀，而且所述长丝型前体纤维可以是聚丙烯腈类长丝型前体纤维。当所述长丝型前体纤维是纤维素类长丝型前体纤维或芳纶类长丝型前体纤维时，所述步骤(S1)的稳定可以利用在200℃至350℃的温度下的惰性气氛中热处理10分钟至240分钟来进行，而当所述长丝型前体纤维是聚丙烯腈类长丝型前体纤维时，所述步骤(S1)的稳定可以利用在200℃至300℃的温度下的环境空气中热处理30分钟至240分钟来进行。当所述长丝型前体纤维是纤维素类长丝型前体纤维或芳纶类长丝型前体纤维时，所述步骤(S2)的活化可以在300℃至500℃的温度下的惰性气氛中低温碳化1分钟至30分钟之后在650℃至1,050℃的温度下进行，而当所述长丝型前体纤维是聚丙烯腈类长丝型前体纤维时，所述步骤(S2)的活化可以在500℃至950℃的温度下的惰性气氛中高温碳化1分钟至30分钟之后在650℃至1,050℃的温度下进行。所述碱性溶液可以选自磷酸水溶液、磷酸铵水溶液和氯化锌水溶液。所述干燥可以利用在100℃至150℃的温度下热处理来进行。为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种使用所述活性炭纤维制备的机织物。为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种使用所述活性炭纤维制备的针织物。有益效果根据本专利技术，具有提高的耐久性的活性炭纤维可以使用长丝型前体纤维制备，而且机织物和针织物可以使用所述活性炭纤维制备。具体实施方式在下文中，将详细描述本专利技术。本专利技术涉及使用长丝型前体纤维制备的活性炭纤维，该活性炭纤维是长...

【技术保护点】
一种长丝型活性炭纤维，该长丝型活性炭纤维通过活化用于活性炭纤维的长丝型前体纤维制备并且具有0.01g/旦尼尔至1.0g/旦尼尔的强度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.29 KR 10-2013-0128913;2014.10.28 KR 10-2011.一种长丝型活性炭纤维，该长丝型活性炭纤维通过活化用于活性炭纤
维的长丝型前体纤维制备并且具有0.01g/旦尼尔至1.0g/旦尼尔的强度。
2.如权利要求1所述的长丝型活性炭纤维，其中，所述用于活性炭纤维
的长丝型前体纤维选自纤维素类长丝型前体纤维、聚丙烯腈类长丝型前体纤
维和芳纶类长丝型前体纤维。
3.如权利要求1所述的长丝型活性炭纤维，其中，所述长丝型前体纤维
具有5g/旦尼尔至12g/旦尼尔的强度。
4.如权利要求1所述的长丝型活性炭纤维，其中，所述长丝型前体纤维
具有0.05旦尼尔至10旦尼尔的单纱细度和300旦尼尔至30,000旦尼尔的总
细度。
5.一种制备活性炭纤维的方法，该方法包括：
(S1)使长丝型前体纤维稳定，以及
(S2)通过在惰性气氛中碳化所稳定的长丝型前体纤维来活化该长丝型
前体纤维。
6.如权利要求5所述的方法，还包括：
在步骤(S1)之前使长丝型前体纤维在碱性溶液中沉淀。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述长丝型前体纤维是纤维素类长
丝型前体纤维或芳纶类长丝型前体纤维。
8.如权利要求5所述的方法，还包括：
在步骤(S1)之前干燥所述长丝型前体纤维。
9.如权利要求8所述的方法，还包括：
在干燥之前使所述长丝型前体...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹浚荣，曺银静，李泰翔，
申请(专利权)人：可隆工业株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR