The invention discloses lignin/cellulose acetate-based electrospun carbon fibers, a preparation method and application thereof. In the presence of catalyst, lignin and cellulose acetate were modified by bifunctional isocyanate to copolymerize the two macromolecules. The spinning solution containing cellulose acetate as the main chain and lignin as the side chain was obtained. The precursor fibers were prepared by electrospinning, and then carbon fibers were prepared by Pre-oxidation and carbonization. The method connects lignin and cellulose acetate through chemical modification, improves the uniformity and fluidity of the spinning solution, and realizes simple and sustainable carbon fiber preparation through modification treatment in the process of preparing the spinning solution. The carbon fibers prepared by the method of the invention have good fiber morphology, high mechanical properties and adsorption performance, and have good application prospects as electrodes, reinforcing materials and adsorbents, providing guarantee for the production of high-quality, green and low-cost all-biomass-based carbon fibers.
【技术实现步骤摘要】
一种木质素/醋酸纤维素基静电纺丝碳纤维及其制备方法与应用
本专利技术属于生物质材料加工
,具体涉及一种木质素/醋酸纤维素基静电纺丝碳纤维及其制备方法与应用
技术介绍
随着化石能源的日益枯竭及化石资源使用所造成的环境污染问题,以化石能源的行业面临着的资源短缺的问题,如何更加有效的利用绿色环保可再生的生物质资源去替代化石资源成为亟需解决的问题。木质素是自然界存在的仅次于纤维素的第二多的天然高分子化合物,具有含碳量高,含有苯环,绿色可再生等优点。目前主要作为纸浆造纸副产物去进行热能的回收,很少被进一步的加工利用,造成了资源的严重浪费,甚至会对环境造成了严重的污染。木质素的高值化利用是长久以来的目标,随着人们对能源危机认识的不断提高,这一目标变得越为突出。木质素结构复杂,含有苯环、甲氧基、酚经基、梭基和梭甲基等许多官能团和化学键,所以具有很强的反应活性,这些基团的存在为木质素进行化学改性、实现综合利用提供了可能性,且木素中的含碳量高达60%,因此被认为是制备碳材料的合适原料。十九世纪六十年代,日本人近藤昭男首先专利技术了用聚丙烯腈纤维制造碳纤维,其后经过几十年的不断发展,又相继出现了以沥青、黏胶纤维为基体的碳纤维产品。随着石油基原料聚丙烯腈的日益短缺,开发一种可再生、易降解的新型生物材质碳纤维已成为一种必然的趋势。制备木素基碳纤维能更好地保护环境,增加木素的潜在价值,具有良好的经济效益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种木质素/醋酸纤维素基碳纤维的制备方法,该方法制备得到的碳纤维以全生物质原料为基材,具有良好的纤维形态、高机械性和高吸附性能,在作为电极 ...
【技术保护点】
1.一种木质素/醋酸纤维素基静电纺丝碳纤维的制备方法,通过静电纺丝方法,将木质素/醋酸纤维素基纺丝液制成碳纤维前驱体,再经预氧化处理和碳化处理制成碳纤维,其特征在于,将木质素和醋酸纤维素在催化剂和双官能团异氰酸酯的存在下,进行化学改性反应制得所述的木质素/醋酸纤维素基纺丝液。
【技术特征摘要】
1.一种木质素/醋酸纤维素基静电纺丝碳纤维的制备方法,通过静电纺丝方法,将木质素/醋酸纤维素基纺丝液制成碳纤维前驱体,再经预氧化处理和碳化处理制成碳纤维,其特征在于,将木质素和醋酸纤维素在催化剂和双官能团异氰酸酯的存在下,进行化学改性反应制得所述的木质素/醋酸纤维素基纺丝液。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的双官能团异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、MDI二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、TDI甲苯二异氰酸酯、1,5-奈二异氰酸酯、亚甲基二异氰酸酯、甲基-2,4-二异氰酸酯、二聚酸二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯中的一种或两种以上。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、二丁基氧化锡、辛酸亚锡中的一种。4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的化学改性反应的反应温度为60~100℃,反应时间为1~10h。5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在所述的化学改性反应中,所述的木质素与醋酸纤维素的加入量为按质量比30:70~70:30,所述的木质素和醋酸纤维素的加入量为反应液质量的10~30%。6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在所述的化学改性反应中,...
【专利技术属性】
技术研发人员:李尧,周景辉,戴忠,王兴,刘欢,
申请(专利权)人:大连工业大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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