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一种高纯石墨碳材碳纤维的制备方法技术

技术编号:21000205 阅读:43 留言:0更新日期:2019-04-30 20:37
本发明专利技术公开了一种高纯石墨碳材碳纤维的制备方法,先将高纯石墨碳材输入到高速纺丝机中并在320‑450℃下将其纺丝得碳纤维;接着将碳纤维置于已加入交联剂的化学交联器中使其在50‑80℃下反应0.5‑1h,即得碳的碳纤维,将碳的碳纤维置于碳化活化装置中,在空气氛围中按照1‑20℃/min的升温速率升温到200‑350℃进行预氧化0.5‑1h,然后在惰性气体中升温到500‑800℃进行碳化处理1‑2h,完成后升温到700‑1100℃并通入活化剂进行活化处理1‑2h后,在惰性气氛下随炉冷却到室温即得高纯石墨碳材碳纤维。本发明专利技术制备工艺简单、成本低、无污染,且产品性能好、产量大,适宜大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种高纯石墨碳材碳纤维的制备方法
本专利技术涉及碳纤维的制备领域,具体的说是一种高纯石墨碳材碳纤维的制备方法。
技术介绍
活性碳纤维(activatedcarbonfiber,ACF)因其优异的吸附性能而广泛用于空气净化和除湿、冰箱的除异味、气体净制、气体min离、有机溶剂及化合物回收、工业有机废水治理、防毒气、水净化、净制高纯水、催化剂或催化剂载体以及生理用品等,并且用活性碳纤维毡回收有机溶剂早已工业化,空气净化机、除湿机及净水器业已问世,在环境保护方面充min显示了它的高效吸附效能。此外基于其丰富的孔隙结构和碳质的特性,作为储能材料和电极材料,活性碳纤维在新能源领域正在发挥着重要作用。碳的碳纤维具有强度高、导电性强等优点,借助于微米操作技术可以对碳碳纤维进行单根操作,可以用于微电子器件、电容器、电池电极材料等。目前国外已经有活性电碳纤维,但是强度、活性等综合性能皆不能达到高功率动力电池使用的综合要求,且具有碳结构的活性碳纤维产品未见报道,也没有批量生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷,提供一种制备工艺简单、产品性能好,且成品率高、无污染、综合成本低的高纯石墨碳材碳纤维的制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案解决的:一种高纯石墨碳材碳纤维的制备方法,其特征在于所述的制备方法按下述步骤进行:(1)将高纯石墨碳材输入到高速纺丝机中,高速纺丝机在320-450℃下将高纯石墨碳材纺丝,即得碳纤维;(2)将纺出的碳纤维置于化学交联器中,加入交联剂使其在50-80℃下反应0.5-1h,即得碳的碳纤维;(3)将碳的碳纤维置于碳化活化装置中,经空压机吹入大量热风,使碳化活化装置内按照1-20℃/min的升温速率升温到100-350℃,预氧化0.5-1h,然后通入惰性气体并在惰性气体保护下,升温到500-800℃,进行碳化1-2h,碳化处理完成后升温到700-1100℃并通入活化剂进行活化处理,活化处理1-2h后,在惰性气氛下随炉冷却到室温,即得高纯石墨碳材碳纤维。所述步骤(1)中的高纯石墨碳材是指酚醛树脂、沥青、高纯石墨碳材、ABS树脂或丁苯橡胶。所述步骤(2)中的交联剂为盐酸、甲醛或氧气。所述步骤(3)中的预氧化升温速率为5-10℃/min。所述步骤(3)中的预氧化温度为200-350℃。所述步骤(3)中的碳化温度为500-700℃。所述步骤(3)中的活化温度为900-1100℃。所述步骤(3)中的活化剂为碳酸氢钠、硫酸、磷酸中两种或三种混合而成的混合物。本专利技术相比现有技术有如下优点:本专利技术制备工艺简单、操作容易、产品性能好,并且成品率高、综合成本低,全程机械化操作,自动控制运行,适宜大规模的工业化生产。本专利技术制备的活性碳纤维具有较大的比表面积、较强的吸附活性和机械强度;并且活性碳纤维的伸长率高,不易断裂,电化学性能好。本专利技术制备的产品外径可控制在5-100μm,并可以相应控制内径的尺寸。本专利技术的制备方法耗能比值低,废气废水废物全部循环利用,无污染。具体实施方式下面以具体实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例将粉碎后的酚醛树脂加入到高速纺丝机中,高速纺丝机在320℃下将高纯石墨碳材纺丝并拉伸取向20倍后即得碳纤维,将纺出的碳纤维置于化学交联器中,加入交联剂盐酸使其在50℃下反应1h,即得碳的碳纤维;然后将碳的碳纤维置于碳化活化装置中,经空压机吹入大量热风,使碳化活化装置内按照5℃/min的升温速率升温到200℃,预氧化0.5h,然后通入惰性气体并在惰性气体保护下,升温到600℃,进行碳化处理1.5h,碳化处理完成后升温到900℃并通入碳酸氢钠、硫酸、磷酸混合而成的活化剂进行活化处理,活化处理1h后,在惰性气氛下随炉冷却到室温,即得高纯石墨碳材碳纤维。该高纯石墨碳材碳纤维具有高比表面积、高伸长率、高导电性的特点,并具有优良的综合使用性能。本专利技术未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高纯石墨碳材碳纤维的制备方法,其特征在于所述的制备方法按下述步骤进行:(1)将高纯石墨碳材输入到高速纺丝机中,高速纺丝机在320‑450℃下将高纯石墨碳材纺丝,即得碳纤维;(2)将纺出的碳纤维置于化学交联器中,加入交联剂使其在50‑80℃下反应0.5‑1h,即得碳的碳纤维;(3)将碳的碳纤维置于碳化活化装置中,经空压机吹入大量热风,使碳化活化装置内按照1‑20℃/min的升温速率升温到100‑350℃,预氧化0.5‑1h,然后通入惰性气体并在惰性气体保护下,升温到500‑800℃,进行碳化1‑2h,碳化处理完成后升温到700‑1100℃并通入活化剂进行活化处理,活化处理1‑2h后,在惰性气氛下随炉冷却到室温,即得高纯石墨碳材碳纤维。

【技术特征摘要】
1.一种高纯石墨碳材碳纤维的制备方法,其特征在于所述的制备方法按下述步骤进行:(1)将高纯石墨碳材输入到高速纺丝机中,高速纺丝机在320-450℃下将高纯石墨碳材纺丝,即得碳纤维;(2)将纺出的碳纤维置于化学交联器中,加入交联剂使其在50-80℃下反应0.5-1h,即得碳的碳纤维;(3)将碳的碳纤维置于碳化活化装置中,经空...

【专利技术属性】
技术研发人员:贾琳
申请(专利权)人:贾琳
类型:发明
国别省市:陕西,61

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