一种具有疏水性内孔的中空碳纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有疏水性内孔的中空碳纤维的制备方法，属于化学纤维技术领域。该方法包括四个步骤：制备壳层纺丝溶液，将聚丙烯腈与高分子聚合物按特定质量比混合并溶解于有机溶剂中；制备内层纺丝溶液，将高分子聚合物溶解于有机溶剂并加入纳米颗粒；通过纺丝技术得到内芯含纳米颗粒的双层碳纤维原丝；将原丝进行预氧化和碳化处理，得到具有疏水性内孔的中空碳纤维。其中纳米颗粒的微小尺寸和高比表面积显著增强纤维的拉伸强度等力学性能，高分子聚合物碳化留下的碳颗粒和纳米颗粒共同形成均匀的微纳疏水内壁。本发明专利技术制备的中空碳纤维具有优异的疏水性内孔结构，适用于燃料电池等领域，实现气/液分离，提升电池性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学纤维，涉及一种具有疏水性内孔的中空碳纤维的制备方法。

技术介绍

1、中空碳纤维是一种具有空心结构的碳纤维，它不仅继承了碳纤维稳定的化学性能和优良的物理性能，其特殊的中空结构在保持一定的强度的同时也大大降低了碳纤维的重量，而且还凭借具有极大的比表面积和丰富的表面微孔，使其在污水处理、气体分离、气体吸附、氢能源以及储能材料等领域发挥着重要作用。

2、中空碳纤维的制备一般是先制备出中空纤维原丝，再经过预氧化、炭化等工艺制得。不同的中空碳纤维加工工艺使得中空碳纤维的孔径大小、表面形态及微孔分布迥异。cn102691136b公开了一种同轴静电纺丝制备pan基多孔中空碳纤维的方法，以聚丙烯腈与添加物的混合物为外层溶液，内层聚合物为内层溶液，同轴静电纺丝得到pan基皮芯复合纤维，洗涤、预氧化和碳化之后得到pan基多孔中空碳纤维。cn104695060b用熔融纺丝技术制备聚环氧乙烷peo/木质素复合纤维，再经过预氧化和碳化工艺，制备中空碳纤维，通过改变这两种高分子材料的原始重量比、木质素的种类，调整拉伸比等条件来调控中空碳纤维的孔径。cn10本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有疏水性内孔的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，所述中空碳纤维制备流程如下，

2.根据权利要求1所述的一种具有疏水性内孔的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种具有疏水性内孔的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物为可溶高分子聚合物、水溶性高分子聚合物、天然高分子聚合物及其衍生物中的一种或多种，优选为聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯吡咯烷酮的组合。

4.根据权利要求1所述的一种具有疏水性内孔的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，所述S2中纳米颗粒为纳米金属氧化物、无机氧...

【技术特征摘要】

1.一种具有疏水性内孔的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，所述中空碳纤维制备流程如下，

2.根据权利要求1所述的一种具有疏水性内孔的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种具有疏水性内孔的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物为可溶高分子聚合物、水溶性高分子聚合物、天然高分子聚合物及其衍生物中的一种或多种，优选为聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯吡咯烷酮的组合。

4.根据权利要求1所述的一种具有疏水性内孔的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，所述s2中纳米颗粒为纳米金属氧化物、无机氧化物、纳米复合氧化物、纳米碳材料、纳米金属及合金及其他无机纳米材料中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种具有疏水性内孔的中空碳纤维的制备方法，其特征在于，所述s2中纳米颗粒的粒径范围优选为50～150nm，内层纺丝溶液的固含量优选为50～95wt％。

6.根据权利要求1所述的一种具有疏水性内...

【专利技术属性】
技术研发人员：方帅男，夏国锋，
申请(专利权)人：上海唐锋能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：