一种活性炭纤维复合材料及其制备方法以及一种活性炭纤维复合滤芯技术

本发明专利技术由活性炭纤维、短纤维、粉状活性炭、改性纤维素以及加工助剂等制成活性炭纤维复合材料，作为高效活性炭滤芯的吸附材料，克服了活性炭纤维毡强度差、易掉毛的不良问题，保留了活性炭纤维丰富、均一的微孔结构，又具有高品质粉状及颗粒状活性炭所有的大量介孔(即中孔)，因此吸附量大、适用吸附有机物范围广，并且材料制备得到的滤芯耐高温、耐酸碱，能广泛运用于PCB行业的电镀生产线。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于活性炭滤芯
，具体涉及一种活性炭纤维复合材料及其制备方 法以及一种活性炭纤维复合滤芯。
技术介绍
在电镀行业中，为了使镀层光亮，致密，一般来说都要加入添加剂。其中最重要的 光亮剂作为一种有机物，不可避免的存在分解等现象，其分解后，除了镀层光亮度下降外， 还可能产生镀层疏松等弊端。以前一般是对镀液进行定期的碳处理，但是碳处理会带来一 定的问题，比如说造成镀液损失，碳粉难以沉降，还要后续过滤等，增加了操作难度及人工 成本。 活性炭滤芯的使用，因其体积适中，更换方便，对镀液造成的损失小，很好的解决 了使用粉状活性炭进行炭处理的弊端。但是现在市面上的活性炭滤芯品种规格很多，质量 参差不齐，并且大多应用范围也不一样，净水行业用的炭芯性能侧重于吸附氯离子与重金 属离子，工作环境不需要其耐高温、耐腐蚀，与电镀环境也有很大不同，一般不适用于电镀。 因此对电镀用高效活性炭滤芯进行深入研究、开发非常有必要。 虽然较大的尺寸及不同的粘接成型工艺，会导致成型活性炭比表面积有一定损 失，即单位质量比表面积低于粉末活性炭，但是由于密度大幅度提高，单位体积表面积要远 远高于粉末活性炭。因此，活性炭很多时候被加工为成型活性炭使用。活性炭滤芯是成型 活性炭的应用方式之一，以成品活性炭为原料，通过挤出、烧结等成型方法制成。根据所用 活性炭形态和制作工艺活性炭滤芯主要有：挤出CTO活性炭滤芯、烧结CTO活性炭滤芯、无 机材料粘合压缩活性炭滤芯、UDF颗粒活性炭滤芯、ACF碳纤维滤芯等。 挤出活性炭滤芯是将颗粒状活性炭和热熔树脂粉混合后，通过单螺杆挤出机加热 挤出而成。该成型方法自动化程度较高、生产效率高，成本低，是绝大多数炭芯生产厂家采 用的生产方法，但是滤芯在挤出成型时活性炭外表被高温熔融呈流体状态的树脂粘合剂包 覆，堵塞了活性炭微孔，并且活性炭粉/粒被压实、粘合在一起，严重影响了其过滤吸附性 能，导致活性炭有效利用率较低，吸附效果并不十分好。 烧结成型活性炭滤芯是将活性炭粉末和高分子热熔粘合剂混合，加入特定形状模 具中，在200-300°C高温度加热并保温一段时间烧结成型、然后经冷却、开模取出、以及后续 加工而成。由于这种滤芯生产过程大量手工操作、效率低、能耗较高，成本较高，严重制约其 应用与发展，而且市场部分厂家为了降低成本，烧结温度和烧结时间都不足，内部残留大量 粘结剂，以致滤芯的吸附效能远远低于期望值。 无机材料粘合压缩活性炭滤芯是活性炭粉体、无机矿粉和无机粘结剂混合后，灌 入特制模具，采用日用陶瓷工艺，用压力机高压压缩、高温处理制成。此种滤芯耐酸、碱、盐、 耐水、耐油性能优异，但比较密实、孔隙率小、流量小、使用压力降大，不适用于要求流量比 较大的PCB制造及其他电镀行业使用。UDF活性炭滤芯将10-80目颗粒状活性炭，装入ABS或PP塑料外壳中，用超声波焊 接技术将端盖焊接在壳体的两端，壳体的两端分别放入过滤精度更高的过滤材料，确保滤 芯在使用时不会掉落碳粉和黑水，但成本较高，主要用于家庭水处理。 活性炭纤维（ACF)作为一种高效吸附材料，是在炭纤维技术和活性炭技术相结合 的基础上发展起来的，是继粉状和颗粒状活性炭之后的第三代活性炭产品，使用活性炭纤 维毡、活性炭纤维短切丝/粉末及其他辅助材料加工而成的滤芯多年前已在美国、日本、韩 国面世，国内的国家海洋局杭州水处理中心等单位也曾对活性炭纤维滤芯进行了研究，但 因为成本比较高，多年来在国内一直没有得到有效推广与应用。从结构及材料方面看主要 有以下几种。 活性炭吸附成型滤芯：这种滤芯主要由粉状活性炭、活性炭纤维、化学短纤维、粘 合剂等物料做成浆料，真空吸附或加压灌注成型、然后经烘烤干燥及后续加工而成，部分进 口滤芯采用此方法生产。滤芯含炭量高，并且活性炭大部分都是被纤维材料夹杂在其中，粘 合剂成分较少，避免了粘合剂堵塞微孔的弊端，过滤吸附性能较好，但生产工艺设备复杂、 生产过程中耗水耗电量高，产品价格较高。 烧结炭棒滤芯：是由活性炭、少量活性炭纤维、化学短纤维、粘合剂等按照烧结活 性炭滤芯工艺烧结成型炭棒，然后在炭棒外表面包裹一层黑色针刺毡或黑色无纺布制成， 过滤吸附效果好于普通烧结滤芯。 喷涂活性炭材料卷绕滤芯：这种滤芯往往采用活性炭无纺布或活性炭过滤网作为 主要材料卷绕成型，其材料本质就是在涤纶、丙纶化学短纤维制成的无纺布或过滤网表面 喷涂了少量粉状活性炭。因含炭量比较少、滤芯中无活性炭纤维或仅有极少量活性炭纤维 毡，所以不管是过滤性能，还是吸附性能均较差。 化纤针刺毡卷绕滤芯：由于活性炭纤维价格非常贵，国内有些厂家开发了化纤针 刺毡卷绕滤芯，即用黑色涤纶或丙纶化学纤维毡卷绕在骨架上制成，在卷绕时在其中洒上 少量颗粒活性炭，滤芯中根本不含活性炭纤维，完全是一种"活性炭+纤维"的假冒活性炭 纤维滤芯。因此，制备得到的滤芯吸附过滤效果较差，并且上述所列举的滤芯结构大部分不 耐高温，并且耐酸碱性能较差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种活性炭纤维复合材料及其制备 方法以及一种活性炭纤维复合滤芯，本专利技术提供的活性炭纤维复合材料制备得到的滤芯耐 高温、耐酸碱，并且吸附过滤性能好，能广泛运用于PCB行业的电镀生产线。 本专利技术提供了一种活性炭纤维复合材料，由以下质量百分比的原料制备而成： IOwt%~30wt%的活性炭纤维短切丝和/或活性炭纤维粉末； 15wt%~30wt%的粉状活性炭； IOwt% ~55wt% 的短纤维； IOwt%~20wt%的改性纤维素； 3wt%~5wt%的加工助剂，所述加工助剂选自聚丙烯酰胺和/或聚酰胺环氧氯丙 烷。 优选的，所述活性炭纤维短切丝和/或活性炭纤维粉末由碘值大于1400mg/g的活 性炭纤维粉碎而成。 优选的，所述粉状活性炭选自果壳炭或木质碳。 优选的，所述短纤维选自天然纤维或合成纤维。 优选的，所述改性纤维素选自羟甲基纤维素，羧甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素 中的一种或多种。 本专利技术还提供了一种上述活性炭纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以 下步骤： 将活性炭纤维短切丝和/或活性炭纤维粉末、粉状活性炭、短纤维、改性纤维素以 及助剂称量后得到混合原料，将所述混合原料与水混合均匀，在造纸机上一次性成网定型， 形成活性炭纤维复合材料。 优选的，所述混合原料与水的质量比为1 : (10~20)。 本专利技术还提供了一种活性炭纤维复合滤芯，包括： 中空的圆柱形滤芯体（1)，所述滤芯体包括中空的圆柱形滤芯骨架（101)以及卷 绕于所述滤芯骨架（101)的活性炭纤维复合材料（103)，所述活性炭纤维复合材料（103)为 上述活性炭纤维复合材料； 包覆于所述滤芯体（1)外侧面的滤芯保护网套（2); 分别当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活性炭纤维复合材料，其特征在于，由以下质量百分比的原料制备而成：10wt％～30wt％的活性炭纤维短切丝和/或活性炭纤维粉末；15wt％～30wt％的粉状活性炭；10wt％～55wt％的短纤维；10wt％～20wt％的改性纤维素；3wt％～5wt％的加工助剂，所述加工助剂选自聚丙烯酰胺和/或聚酰胺环氧氯丙烷。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐地华，徐地明，苏华弟，曹四峰，吴国芳，梅领亮，
申请(专利权)人：广东正业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44