基于聚丙烯腈基活性碳纤维的血液过滤器制造技术

本发明专利技术公开聚丙烯腈基活性碳纤维的制备方法，包括以下步骤：（1）将聚丙烯腈原丝在氧化炉中进行三级热处理预氧化；（2）将预氧化后的聚丙烯腈丝进行二级无氧碳化处理。本发明专利技术还公开基于上述的聚丙烯腈基活性碳纤维的血液过滤器。本发明专利技术具有吸附性能好、减少碳化过程中对环境的危害、便于拆卸、增加血液在过滤装置中的流通路径、延长过滤时间的优点。

Preparation method of polyacrylonitrile based activated carbon fiber and application of said active carbon fiber

The invention discloses a preparation method of polyacrylonitrile based activated carbon fiber, which comprises the following steps: (1) the PANF three stage heat treatment in pre oxidation oxidation furnace; (2) the silk oxidized two stage anaerobic carbonization treatment. The invention also discloses a blood filter based on the polyacrylonitrile based activated carbon fiber. The invention has the advantages of good adsorption performance, reducing the harm to the environment in the carbonization process, easy disassembly, increasing the circulation path of the blood in the filtering device and prolonging the filtration time.

【技术实现步骤摘要】
聚丙烯腈基活性碳纤维的制备方法及该活性碳纤维的应用
本专利技术涉及医疗器材
，尤其涉及聚丙烯腈基活性碳纤维的制备方法及该活性碳纤维的应用。
技术介绍
活性碳纤维的吸附能力是其活化后，表面微孔增加，通过增加比表面积提高分子间的作用力实现的。传统的聚丙烯腈基碳纤维的制备方法如专利申请200510151333.9一种活性炭纤维及其制备方法，以及专利申请201210271045.3聚丙烯腈基碳纤维、制备方法以及应用、专利申请201110244725.1聚丙烯腈基碳纤维的制备方法所述，均采用单一单体聚丙烯制备。聚丙烯腈基活性碳纤维具有良好的吸附性，但是其在碳化过程中会释放氰化氢、一氧化碳等污染源。壳聚糖是一种生物相容性强、天然、无污染的吸附剂，其碳化过程不会产生有害物质，专利申请201210464890.2氮掺杂壳聚糖基活性炭及其制备方法介绍了壳聚糖碳化的方式，由于其碳化后表面产生大量的微孔，具有良好的吸附性。将壳聚糖与聚丙烯腈共混制备活性碳复合纤维具有重要的现实意义。血液过滤器如专利申请201520800545.0公开的输血过滤器、201520800607.8公开的血液白细胞过滤装置、专利申请201520100865.5公开的一种用于肾透析的血液过滤装置所述，均包括外壳、设置在外壳内部空腔的过滤组件、以及与外壳连通的进液管、出液管。血液从进液管流入，经过滤组件过滤后，从出液管中流出。现有技术的血液过滤器存在以下不足之处：（1）外壳多为一体成型结构，如热合成型，与其内部的过滤装置同时出售，使用时，若内部过滤装置破损或过滤失效，则需要整体更换；（2）血液在外壳内部空腔的流通路径较短，导致过滤时间短、存在过滤不充分的隐患；（3）现有技术的输血过滤器其外壳的材质多为树脂薄膜，受外力易被挤破。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供吸附性能好、减少碳化过程中对环境的危害、便于拆卸、增加血液在过滤装置中的流通路径、延长过滤时间的聚丙烯腈基活性碳纤维的制备方法及该活性碳纤维的应用。本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：聚丙烯腈基活性碳纤维的制备方法，包括以下步骤：（1）将聚丙烯腈原丝在氧化炉中进行三级热处理预氧化：一级热处理的温度为80~235℃、处理时间为30~50min、氧化炉的含氧量为15~25v%；二级热处理的温度为235℃~275℃、处理时间为20~30min，氧化炉的含氧量为3~7v%；三级热处理的温度为275℃~310℃、处理时间为15~30min，氧化炉的含氧量为0~1v%；（2）将预氧化后的聚丙烯腈丝进行二级无氧碳化处理；在氮气环境，于600~900℃碳化30~60min；在氮气与水蒸气体积比1:1的环境，于700~1000℃活化60~200min。优选地，所述聚丙烯腈原丝由溶液纺丝法制备，并通过包括牵伸、中和、上油、干燥后，制得原丝；纺丝液包括聚丙烯腈树脂、壳聚糖、NaSCN水溶液、乙酸水溶液；将壳聚糖溶于2wt%的乙酸水溶液中，壳聚糖的浓度为1~2wt%；将聚丙烯腈树脂溶于50%的NaSCN水溶液中，聚丙烯腈的浓度为10~12wt%；将壳聚糖/乙酸水溶液按照质量比1:2~5逐滴入聚丙烯腈/NaSCN水溶液中，配制纺丝液。基于上述的聚丙烯腈基活性碳纤维的血液过滤器，包括过滤装置、外壳、进液管、出液管；所述过滤装置收容在所述外壳的内部空腔中；所述进液管、出液管设置在所述外壳上并与所述外壳的内部空腔连通；所述外壳包括对开的第一壳体、第二壳体；所述第一壳体、第二壳体相互能卡合形成所述外壳；所述过滤装置包括第一过滤装置、第二过滤装置；所述第一过滤装置包括第一收容体、第一活性碳纤维过滤层；所述第一过滤装置上设置有第一进液口、第一出液口；所述第一进液口与所述进液管连通；所述第一收容体的内部空腔设置有第一活性碳纤维过滤层；所述第二过滤装置包括第二收容体、第二活性碳纤维过滤层、导向管；所述第二收容体上设置有第二进液口、第二出液口；所述第二进液口的外侧与所述第一出液口连通，所述第二进液口的内侧与所述导向管的进口端连通，所述导向管的出口端靠近所述第二出液口；所述第二活性碳纤维过滤层设置在所述第二收容体的内部空腔中；所述导向管呈蛇形状，从外层至内层依次包括管体层、活性碳纤维过滤层；所述管体层的侧壁上开设有导料口。优选地：所述血液过滤器还包括U形管，所述U形管的中间段伸出所述外壳且设置有第一阀门；所述U形管的两端均伸入至所述外壳的内部空腔中，其一端与所述第一出液口连通，其另一端与所述第二进液口的外侧连通；在所述第一收容体上还设置有血液检测管，所述血液检测管的一端与所述第一收容体的内部空腔连通，所述血液检测管的另一端伸出所述外壳且设置有第二阀门。优选地：所述第一收容体、第二收容体均包括开口箱体、插板；沿着所述开口箱体的开口区域的内壁开设有与插板配合的环形导槽，所述环形导槽中的一边与外壳的内部空腔导通；所述插板通过所述环形导槽中导通的一边插合在所述开口箱体的开口区域上，形成密封结构。优选地：在所述环形导槽的内壁上中设置有密封条；在所述插板的外表面设置有滑槽。优选地：在所述外壳的内部空腔中设置有限位板，所述限位板用以限定所述第一过滤装置、第二过滤装置的位置。优选地：所有管子的接口处均设置有橡胶密封套。本专利技术的优点在于：本专利技术采用壳聚糖、聚丙烯腈共混，通过预氧化、活化等处理，得到活性碳纤维。本专利技术的活性碳纤维使用壳聚糖代替部分聚丙烯腈，降低了纯聚丙烯腈碳化过程污染环境的不足。本专利技术通过设置多组过滤装置、特别是通过导向管延长血液在过滤过程中的流通路径、延长过滤时间，达到充分过滤的技术效果。由于，本专利技术将第一过滤装置、第二过滤装置收容在第一壳体、第二壳体拼合成的外壳中，利用外壳进行保护，防止第一过滤装置、第二过滤装置受外力破裂。另外，由于。第一壳体、第二壳体采用卡合的连接方式，在保证结合牢固的基础上，便于第一过滤装置、第二过滤装置的更换。由于不同的血液所需要的过滤强度不同，若所有血液均采用上述的过滤方式，则第二过滤装置可能处于无效工作的状态。通过设置U形管、血液检测管，当血液经过第一过滤装置过滤后，工作人员开启第二阀门、关闭第一阀门；此时，血液从血液检测管流出，通过检测血液，判断其是否符合要求，若符合要求，则无需经第二过滤装置处理；若不符合要求，则开启第一阀门、关闭第二阀门，经第二过滤装置继续过滤。附图说明图1为本专利技术中第一过滤装置、第二过滤装置安装在第一壳体状态下的结构示意图。图2为本专利技术中导向管的横截面结构示意图。图3为本专利技术中第一壳体的结构示意图。图4为本专利技术中导向管的结构示意图。图5为本专利技术中将塑料网层胶合在管体层状态下的结构示意图。图6为本专利技术中第一过滤装置为球形结构时，其安装在第一壳体状态下的结构示意图。图7为本专利技术中第一壳体、第二壳体在拼合状态下的结构示意图。具体实施方式为进一步描述本专利技术，下面结合实施例对其作进一步说明。实施例1聚丙烯腈基活性碳纤维的制备方法，包括以下步骤：（1）将聚丙烯腈原丝在氧化炉中进行三级热处理预氧化：一级热处理的温度为80~235℃、处理时间为30~50min、氧化炉的含氧量为15~25v%；二级热处理的温度为235℃~275℃、处理时间为20~30min，氧化炉的含氧量为本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚丙烯腈基活性碳纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将聚丙烯腈原丝在氧化炉中进行三级热处理预氧化：一级热处理的温度为80~235℃、处理时间为30~50min、氧化炉的含氧量为15~25v%；二级热处理的温度为235℃~275℃、处理时间为20~30min，氧化炉的含氧量为3~7v%；三级热处理的温度为275℃~310℃、处理时间为15~30min，氧化炉的含氧量为0~1v%；（2）将预氧化后的聚丙烯腈丝进行二级无氧碳化处理；在氮气环境，于600~900℃碳化30~60min；在氮气与水蒸气体积比1:1的环境，于700~1000℃活化60~200min。

【技术特征摘要】
1.聚丙烯腈基活性碳纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将聚丙烯腈原丝在氧化炉中进行三级热处理预氧化：一级热处理的温度为80~235℃、处理时间为30~50min、氧化炉的含氧量为15~25v%；二级热处理的温度为235℃~275℃、处理时间为20~30min，氧化炉的含氧量为3~7v%；三级热处理的温度为275℃~310℃、处理时间为15~30min，氧化炉的含氧量为0~1v%；（2）将预氧化后的聚丙烯腈丝进行二级无氧碳化处理；在氮气环境，于600~900℃碳化30~60min；在氮气与水蒸气体积比1:1的环境，于700~1000℃活化60~200min。2.根据权利要求1所述的聚丙烯腈基活性碳纤维的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯腈原丝由溶液纺丝法制备，并通过包括牵伸、中和、上油、干燥后，制得原丝；纺丝液包括聚丙烯腈树脂、壳聚糖、NaSCN水溶液、乙酸水溶液；将壳聚糖溶于2wt%的乙酸水溶液中，壳聚糖的浓度为1~2wt%；将聚丙烯腈树脂溶于50%的NaSCN水溶液中，聚丙烯腈的浓度为10~12wt%；将壳聚糖/乙酸水溶液按照质量比1:2~5逐滴入聚丙烯腈/NaSCN水溶液中，配制纺丝液。3.基于如权利要求1-2任一项所述的聚丙烯腈基活性碳纤维的血液过滤器，包括过滤装置、外壳、进液管、出液管；所述过滤装置收容在所述外壳的内部空腔中；所述进液管、出液管设置在所述外壳上并与所述外壳的内部空腔连通；其特征在于：所述外壳包括对开的第一壳体、第二壳体；所述第一壳体、第二壳体相互能卡合形成所述外壳；所述过滤装置包括第一过滤装置、第二过滤装置；所述第一过滤装置包括第一收容体、第一活性碳纤维过滤层；所述第一过滤装置上设置有第一进液口、第一出液口；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁继选，梁禹鑫，
申请(专利权)人：安徽佳力奇碳纤维科技股份公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34