The invention discloses a lignin/cellulose acetate-based epoxy modified carbon fiber, a preparation method and application thereof. The lignin/cellulose acetate-based spinning solution was prepared by chemical modification reaction of lignin and cellulose acetate in the presence of epichlorohydrin. The precursor of carbon fibers was prepared by electrospinning, and then carbon fibers were prepared by Pre-oxidation and carbonization. A proper amount of epichlorohydrin was added to react with hydroxyl groups on lignin and cellulose acetate, but epoxy did not ring, which made it easier to form filaments during spinning. In the process of pre-oxidation, epoxy ring opening can form chemical bonds between lignin and cellulose acetate, increase its thermal stability and reduce the occurrence of phase separation. 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/醋酸纤维素基环氧改性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/醋酸纤维素基环氧改性碳纤维及其制备方法与应用。
技术介绍
近年来,全球变暖、能源危机和环境污染已经引起人们的广泛关注。采用替代能源是解决这些问题的有效方式,例如各种电化学能量储存和转换装置。低能量密度与高成本是制约电化学电容器发展的瓶颈。为解决这一难题,发展电化学电容器新的电极材料是一个重要而有效可行的途径。碳纤维因其质量比容量高、导电性好、表面开孔、能提供良好的反应路径、具有优异的强度和成型性能等特点,作为电化学电容器电极材料越来越受到关注。目前来说,制备碳纤维的主要原材料为聚丙烯腈等石油高聚物,然而,由于化石能源的不可再生性和高昂的价格,制约了以其作为原料制备的碳纤维在民用领域的进一步应用和发展。木质素因其含碳量高、低成本、可再生等优点已经发展成为替代石油基原料生产低成本民用碳纤维的优良原材料。然而,由于纤维素的化学结构中存在数量众多的羟基,使其在与含有芳香烃结构的木质素物理混合纺丝过程中会出现相分离情况,大大降低了其使用性能。
技术实现思路
鉴于上述现有技术中存在的问题,本专利技术的目的在于提供一种木质素/醋酸纤维素基环氧改性碳纤维的制备方法,该方法制备得到的碳纤维以全生物质原料为基材。本专利技术的技术方案如下:一种木质素/醋酸纤维素基环氧改性碳纤维的制备方法,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,将木质素和醋酸纤维素在环氧氯丙烷存在下,进行化学改性反应制得所述的木质素/醋酸纤维 ...
【技术保护点】
1.一种木质素/醋酸纤维素基环氧改性碳纤维的制备方法,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环氧氯丙烷存在下,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/醋酸纤维素基环氧改性碳纤维的制备方法,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环氧氯丙烷存在下,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,所述的化学改性反应的反应温度为0~10℃,反应时间为6~12h。3.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体系质量的10~30%。4.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,所述的环氧氯丙烷加入量为反应体系质量的2~20%。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,将木质素和醋酸纤维素溶于溶剂A和溶剂B的混合溶剂中,其中溶剂A和溶剂B的混合比例为按体积比1~2:1,所述混合溶液中溶剂...
【专利技术属性】
技术研发人员:李尧,周景辉,曹其平,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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