CN101348952B - 一种活性炭纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活性炭纤维及其制备方法。该其重量百分比组份为：成纤聚合物80～95；功能性添加成分20～5，所述的成纤聚合物为聚丙烯腈、改性聚丙烯腈、聚乙烯醇或再生纤维素纤维；所述的功能性添加成分为载金属的超细吸附剂，平均直径为0.01～20μm，所述的载金属为银、铜和锌离子中的任一种。该制备方法先制备出含功能性添加成分的基材成纤聚合物纤维，所述的基材纤维为聚丙烯腈基纤维、改性聚丙烯腈基纤维、聚乙烯醇基纤维或再生纤维素纤维基纤维；再根据不同的所述基材纤维进行不同的物理活化或/和化学活化的活性化处理，即制得相应基材的活性炭纤维。

Description

一种活性炭纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及活性炭纤维技术，具体说为一种具有优异抗菌和吸附性能的多功能活性炭纤维及其制备方法，国际专利主分类号拟为Int.Cl D01F 9/00(2006.01)I。

背景技术

目前人们对自身健康及环境卫生越来越重视，各种各样的吸附材料已被应用在水和空气的净化等领域。活性炭纤维具有纤维直径小，比表面积高，微孔结构发达，孔径小且分布窄，吸附容量大，吸附脱附速度快，再生较容易，并可根据具体要求制备成相应的形态，如毡、布等，使用方便等优点。制造活性炭纤维的基体原料有很多，如聚丙烯腈、聚乙烯醇、粘胶纤维、酚醛树脂纤维以及沥青基纤维等。这些原料经过预氧化、炭化和活化制成活性炭纤维。特别是聚丙烯腈基活性炭纤维，含有氮官能团，对硫系化合物和氮系化合物具有特殊的吸附能力，使用范围较广。

但活性炭纤维的广泛使用也受到一定限制，主要的因素是成本和纤维性能。换言之，活性炭纤维性价比不高，限制了其广泛应用。因而提高活性炭纤维性价比，是进一步推广活性炭纤维的关键，也是研发高性能和多功能活性炭纤维新产品的关键之处。

日本专利(JP2001115374)公布了一种制备具有离子交换特性的高性能活性炭纤维的方法。它是将活性炭纤维放入类似H₃PO₄及K₂CO₃等的含有酸或碱的电解溶液中，对其表面进行电化学改性处理，使其含有功能性基团而制成的。这种对活性炭纤维进行表面处理方法，虽可以提高其对重金属和微生物的吸附能力，但成本也相应提高，并不利于推广，同时这种方法制得的活性炭纤维还存在着强度低，只能吸附小分子，生产工艺复杂，易造成二次污染等不足。

中国专利(02115175.X)公布了一种含纳米银颗粒抗菌活性炭纤维的制备方法。该方法以磷酸作为活化剂制备基体活性炭纤维，再利用活性炭纤维的氧化还原特性及吸附性能，通过浸渍法把银吸附沉积在基体活性炭纤维上，得到含纳米银颗粒的活性炭纤维。这类含银抗菌活性炭纤维对大肠埃氏杆菌(Escherichia coli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococlusaureus)均有很强的杀灭能力，经其处理后，水中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌可被完全杀灭。但该方法通过浸渍方法把银吸附沉积在基体活性炭纤维上，所得活性炭纤维表面沉积的银牢度无法保证，使用过程中易脱落，功效损失较大，且脱落的银会对环境造成污染。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，设计一种活性炭纤维及其制备方法。该活性炭纤维具有抗菌、高吸附等多功能，性能优良、效果持久，无脱落污染，且质量轻、强度较高、成本低廉，适于实际推广应用；该活性炭纤维制备方法具有生产收率高，制造成本低，工艺方法简单，工业化实施容易等特点。

本发明解决所述纤维技术问题的技术方案是：设计一种活性炭纤维，其重量百分比组成为：

成纤聚合物       80～95；

功能性添加成分   20～5，

所述的成纤聚合物为聚丙烯腈、改性聚丙烯腈、聚乙烯醇或再生纤维素纤维；所述的功能性添加成分为载金属的超细吸附剂，平均直径为0.01～20μm，所述的载金属为银、铜和锌离子中的任一种。

本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是：设计一种活性炭纤维制备方法，该制备方法先依据本发明所述活性炭纤维的组成采用共混湿法纺丝工艺方法制备出含功能性添加成分的基材成纤聚合物纤维，所述的基材成纤聚合物纤维为聚丙烯腈基纤维、改性聚丙烯腈基纤维、聚乙烯醇基纤维或再生纤维素纤维基纤维；再对所述含功能性添加成分的基材成纤聚合物纤维进行如下活性化处理：

1.对于所述含功能性添加成分的聚丙烯腈基纤维或者改性聚丙烯腈基纤维，经常规预处理后，放在马弗炉中200～310℃下预氧化定型40～300min，再将纤维放于电阻炉中，1～15℃/min升温，通入氮气，600～900℃下炭化30～120min，然后通入1:1(v:v)水蒸气和氮气，700～900℃下物理活化30～120min，制备含功能性添加成分的聚丙烯腈基活性炭纤维或者改性聚丙烯腈基活性炭纤维；或者将所述纤维在2～8％(w/v)磷酸铵和4～10％(w/v)硫酸铵按4:6(wt:wt)比例配制的混合液中浸渍20～130min后，放在马弗炉中200～310℃下预氧化定型40～300min，再将纤维放于电阻炉中，1～15℃/min升温，通入氮气，600～900℃下炭化30～120min，然后通入1:1(v:v)水蒸气和氮气，700～900℃下物理～化学活化30～120min，即得到含功能性添加成分的聚丙烯腈基活性炭纤维或者改性聚丙烯腈基活性炭纤维；或者

2.对于所述含功能性添加成分的再生纤维素纤维基纤维，先将其在1∶4(V:V)的环氧氯丙烷与氢氧化钠(3mol/L)的混合溶液中加热回流50～100min进行交联，再将交联纤维浸于2～8wt％的磷酸铵溶液中20～80min，取出放于马弗炉中，200～250℃下加热40～100min，再放于电阻炉中，通入氮气，700～1000℃下炭化30～100min，然后通入水蒸气700～1000℃下活化30～120min，空气冷却，即得到含功能性添加成分的再生纤维素纤维基活性炭纤维；或者

3.对于所述含功能性添加成分的聚乙烯醇基纤维，先对基材纤维进行常规缩醛化工艺处理，制成缩醛化纤维，然后将缩醛化纤维进行1所述的物理-化学活化过程，即得到含功能性添加成分的聚乙烯醇基活性炭纤维。

与现有技术相比，本发明活性炭纤维具有超高比表面积，更高的孔结构，良好的吸附性能，抗菌速度快，且效果持久，成本低廉，无脱落污染，适于实际推广应用。本发明活性炭纤维采用了共混湿法纺丝方法先制备基材纤维，再经物理或物理-化学活化方法制得活性炭纤维的制备方法，由于本发明活性炭纤维组成中含有适当的金属离子和多孔材料且均匀分布，它们能参与本发明共混湿法纺丝方法制备时的炭化和活化过程，使纤维的炭化、活化变得容易进行，在活化过程中可产生更多的微孔，使纤维具有更高的孔结构，并可提高生产收率，从而降低活性炭纤维的生产成本和提高活性炭纤维吸附性能；同时对所得纤维基材损伤较小，强力相对提高；另外，适当金属离子的存在又赋予了产品纤维良好的抗菌性能。本发明活性炭纤维制备方法工艺过程较简单，收率高，适于工业化应用。

具体实施方式

下面结合实施例进一步叙述本发明：

本发明设计的活性炭纤维(以下简称纤维)，其重量百分比组成为：

成纤聚合物       80～95；

功能性添加成分   20～5，

所述的成纤聚合物为聚丙烯腈、改性聚丙烯腈、聚乙烯醇或再生纤维素纤维；所述的功能性添加成分为载金属的超细吸附剂，所述的超细吸附剂平均直径为0.01～20μm，所述的载金属为银、铜和锌离子中的任一种。

本发明纤维所述的成纤聚合物并非任意选取，而是经严格筛选，要求其不仅是可以采用常规湿法纺丝工艺生产纤维的成纤聚合物，而且还应适用于与本发明所述功能性添加成分共混和制备纤维的要求，同时还要满足制备纤维时进一步活化处理的需要。经试验研究，所述的成纤聚合物选定为聚丙烯腈、改性聚丙烯腈(丙烯腈—偏氯乙烯共聚物)、聚乙烯醇和再生纤维素纤维中的任一种。

本发明纤维所述的功能性添加成分为载金属的超细吸附剂，优选载金属活性炭粉末、载金属活性炭纤维粉末或载金属分子筛，所述的载金属为银、铜和锌离子中的任一种，即所述的超细吸附剂包括载银(铜、锌等)活性炭粉末、载银(铜、锌等)活性炭纤维粉末和载银(铜、锌)分子筛中的任一种，特别是载银活性炭粉末、载银活性炭纤维粉末和载银分子筛中的任一种。本发明纤维中所述的金属离子(银、铜和锌离子中的任一种)和多孔材料(即超细吸附剂，如活性炭粉末，活性炭纤维粉末，分子筛中的任一种)在基体纤维中均匀分布。这些功能性添加成分(载金属的吸附剂)有的市面有售，且成本低，适宜工业化使用，没有出售的可以通过成熟技术自行制备。由于市售的载金属吸附剂通常粒径较大，不能满足纺丝加工要求，因此需要对其进行加工处理，使载金属吸附剂的粒径减小，达到超细程度，制成超细载金属吸附剂，达到微纳米级，以满足纺丝工艺的需求。所述制备超细载金属吸附剂的成熟技术，包括搅拌磨法、辊压法、辊碾法、高速旋转撞击法、气流粉碎法、液流粉碎法和超声粉碎法中的任一种。本发明实施例主要采用的是搅拌磨法和气流粉碎法。在搅拌磨法采用球磨机研磨时，加入的共混研磨液是N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)或水。若采用水做研磨液时，研磨后的超细载金属吸附剂可直接用于以水为溶剂的聚乙烯醇和再生纤维素纤维的加工过程；若采用DMF、DMAc或DMSO为研磨液时，研磨后的超细载金属吸附剂可直接用于聚丙烯腈或丙烯腈—偏氯乙烯共聚物的加工过程。作为物理吸附剂的功能性添加成分经过研磨工艺的处理后，载金属吸附剂比表面积增大，吸附能力也同时增强。研究表明，载金属吸附剂微粒平均直径为0.01～20μm时可行，较好的平均粒径范围是0.1～5μm。载金属吸附剂的粒径过小，一方面使用中微粒之间易发生团聚，不利于载金属吸附剂在成纤聚合物中的均匀分散，另一方面载金属吸附剂超细化的难度加大，成本将大幅度上升；而载金属吸附剂粒径过大，则容易堵塞喷丝板，引起纺丝性能下降。

本发明纤维中所述的功能性添加成分为含有所述的载金属超细吸附剂，经物理和化学活化后制得的活性炭纤维可称为高抗菌-吸附性活性炭纤维。其中，含载银离子吸附剂的称为载银活性炭纤维，含载铜离子吸附剂的称为载铜活性炭纤维，余类推。

本发明纤维所述成纤聚合物与功能性添加成分(超细载金属吸附剂)两者的重量百分比设计为80～95∶20～5，较好的比例是85～90∶15～10。超细载金属吸附剂的比例过低时，制成活性炭纤维的性能提高不明显，超细载金属吸附剂的比例过高时，则纺丝加工困难，所制成的纤维物理机械性能较差，制备成本增加。所述成纤聚合物与功能性添加成分两者的重量百分比具体设计应当以产品设计要求为准，例如，本发明纤维用于制造对材料机械物理性能或说纺织加工性能要求不高的空气净化材料或者功能过滤材料时，纤维中的功能性添加成分超细载金属吸附剂就可按较高重量百分比设计。

本发明同时设计了活性炭纤维的制备方法(简称制备方法)。该制备方法先依据本发明所述活性炭纤维的组成采用共混湿法纺丝工艺方法制备出含功能性添加成分的基材成纤聚合物纤维，所述的基材成纤聚合物纤维为聚丙烯腈基纤维、改性聚丙烯腈基纤维、聚乙烯醇基纤维或再生纤维素纤维基纤维；再对所述含功能性添加成分的基材成纤聚合物纤维(简称基材纤维)进行如下活性化处理(活化处理)：

1.对于所述含功能性添加成分的聚丙烯腈基纤维，可以采用物理方法活化，也可以采用物理—化学方法活化。所述的物理活化方法是，先将所述的基材纤维进行常规预处理，然后放在马弗炉中200～310℃下预氧化定型40～300min，再将基材纤维放于电阻炉中，1～15℃/min升温，通入氮气，600～900℃下炭化30～120min，然后通入1:1(v:v)水蒸气和氮气，700～900℃下物理活化30～120min，制备含功能性添加成分的聚丙烯腈基活性炭纤维或者改性聚丙烯腈基活性炭纤维；所述的物理—化学活化方法是，先将所述基材纤维在2～8％(w/v)磷酸铵和4～10％(w/v)硫酸铵按4:6(wt:wt)比例配制的混合液中浸渍20～130min后，放在马弗炉中200～310℃下预氧化定型40～300min，再将纤维放于电阻炉中，1～15℃/min升温，通入氮气，600～900℃下炭化30～120min，然后通入1:1(v:v)水蒸气和氮气，700～900℃下物理-化学活化30～120min，即制得含功能性添加成分的聚丙烯腈基活性炭纤维。

对于所述含功能性添加成分的改性聚丙烯腈基活性炭纤维，其制备方法同于所述的聚丙烯腈基活性炭纤维制备方法，不赘述。

2.对于所述含功能性添加成分的再生纤维素纤维基纤维，其活性化处理工艺是，先将含功能性添加成分(载金属超细吸附剂)的再生纤维素纤维放入1∶4(V:V)的环氧氯丙烷与氢氧化钠(3mol/L)的混合溶液中加热回流50～100min进行交联，再将交联纤维浸于2～8wt％的磷酸铵溶液中20～80min，取出放于马弗炉中，200～250℃下加热40～100min，再放于电阻炉中，通入氮气，700～1000℃下炭化30～100min，然后通入水蒸气700～1000℃下活化30～120min，空气冷却，即制得含功能性添加成分的再生纤维素纤维基活性炭纤维。

3.对于所述含功能性添加成分的聚乙烯醇基纤维，其活性化处理的工艺是：将基材纤维进行常规缩醛化处理，制成缩醛化纤维，将经过缩醛化的纤维在2～8％(w/v)(NH₄)₃PO₄和4～10％(w/v)(NH₄)₂SO₄按4:6(wt:wt)比例配制的混合液中，浸渍20～130min后，放在马弗炉中200～310℃下预氧化定型40～300min，再将纤维放于电阻炉中，1～15℃/min升温，通入氮气，600～900℃下炭化30～120min，然后通入1:1(v:v)水蒸气和氮气，700～900℃下物理-化学活化30～120min，空气冷却，即制得含功能性添加成分的聚乙烯醇基活性炭纤维。

本发明制备方法的一个显著技术特征是采用了共混添加法的湿法纺丝技术制备基体纤维，使基体纤维中均匀分布有金属和多孔材料，并且可使其炭化、活化工序容易顺利进行。

本发明制备方法所述的基材纤维可采用一般的或常规的湿法纺丝工艺生产制造，不需要采用较复杂的复合法纺丝工艺，因此设备不必更新，生产更为简单，成本低廉，容易工业化推广。

本发明纤维可以用来制造低成本的传统纤维制品，但它具有更好的抗菌和吸附性能，同时物理机械性能较好，并且其强度可根据需要对载金属吸附剂含量的多少进行控制，比常规方法制备的活性炭纤维具有更广泛的可选择性；所述的纤维在活化处理时可根据需要通过改变相应化学试剂的浓度、温度和作用时间来合理控制纤维物理机械性能，具有良好适用性，特别是它可以用来制造既要求强吸附作用又要求具有良好的抗菌作用的场合使用的产品，例如，用于室内环境抗菌净化，含有C-H化合物、含氧有机物、NH₃、NO_x、H₂S、典型致病菌等多种成分污染的空气治理等。这些功能是目前现有技术纤维不能做到的。还应当指出的是，本发明所述的纤维，也可用于空气、水质净化及常规卫生保健制品，如鞋垫、口罩、敷料、防护内衣外套等。

本发明纤维由于所述的超细载金属吸附剂是均匀分布在其成纤聚合物纤维之中，而所述成纤聚合物均为常规或说常用的材料，因而本发明纤维及其制品无论是在纤维的生产及制品的加工过程中，还是在所述制品的使用和废弃过程中，无脱落产生，不存在着“三废”污染或潜在危害。

本发明未述及之处适用于现有技术。

下面以具体实施例进一步描述本发明，但本发明的保护范围不受这些实施例的限制：

实施例1

将市售载银活性炭粉(平均粒径2.0mm，比表面积200m²/g，银含量0.77wt％)与N，N-二甲基甲酰胺(DMF)按1：1的重量比混合，在球磨机中搅拌120min，抽滤后得到50wt％固含量的载银活性炭滤饼。扫描电子显微镜观察，该载银活性炭的微粒平均直径在0.1～4μm之间，达到所述超细载银吸附剂的要求。将载银活性炭滤饼中的载银活性炭与聚丙烯腈分别按重量比为10.0:90.0、15.0:85、20.0:80(wt％)在搅拌釜中共混、搅拌、脱泡，经计量泵由喷丝头喷出，经水洗、牵伸、烘干卷绕，制得载银活性炭含量分别为10.0、15.0、20.0(wt％)的聚丙烯腈基纤维。

采用YG003A电子强伸仪测定所得含载银活性炭聚丙烯腈基纤维的强度以及该纤维的可纺性列于表1。表中数据说明，纤维含载银活性炭在20wt％以内时，对基体纤维的可纺性和强度影响不大，在可以接受范围内。

表1不同载银活性炭含量的聚丙烯腈基纤维及可纺性表

 

序号	载银活性炭含量(/％)	断裂伸长(/％)	断裂强度(/cN/dtex)	可纺性
					1	0.0	48	2.18	好
2	10.0	40	1.70	好
					3	15.0	34	1.55	好

 

4

20.0

32

1.41

较好

对所得的载银活性炭聚丙烯腈基纤维活化处理：取载银活性炭含量分别为0.0、10.0和15.0wt％的聚丙烯腈基纤维，首先将纤维样品在4％(w/v)(NH4)₃PO₄和8％(w/v)(NH₄)₂SO₄的4:6(wt:wt)混合液中浸渍预处理60min后，放在马弗炉中250℃下预氧化定型50min，再将纤维样品放于电阻炉中，10℃/min升温，在200℃时通入氮气，850℃下炭化40min，通入1:1(v:v)水蒸气和氮气，800℃下活化60min，继续通氮气，炉冷至200℃时，空气冷却。即得到高抗菌吸附性能的聚丙烯腈基活性炭纤维。

经测定，所得纤维的功能效果十分明显：含载银活性炭15wt％的聚丙烯腈基活性炭纤维的比表面积为未含载银活性炭的聚丙烯腈基活性炭纤维的2倍，且活性炭纤维的比表面积随着载银活性炭含量的增加而增大；所制得的活性炭纤维得率为41.2％，是未含载银活性炭的聚丙烯腈基活性炭纤维的1.8倍；对染料亚甲基兰的吸附量而言，随着载银活性炭在前驱体中含量的增加，所制纤维的吸附量也相应的增加，由未含载银活性炭的22.0mg/g到含载银活性炭15wt％的70.0mg/g，对亚甲基兰的吸附作用约为普通活性炭纤维的3—4倍，并且也高于一般的离子交换纤维；抗菌性能方面，对大肠埃氏杆菌(Escherichia coli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococ1usaureus)均有极强的杀灭能力，对于大肠杆菌以及金黄色葡萄球菌的抗(杀)菌率在99％以上，经其处理后，水中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌被完全杀灭，且抗(杀)菌速度快，效果持久。

实施例2

先将超细载银活性炭粉(粒径0.1～4μm之间，银含量0.76wt％)100g与2000g浓度为20wt％的聚乙烯醇(聚合度1800，水解度88％)水溶液混合后，搅拌均匀，经脱泡、计量泵计量、喷丝板和凝固浴及牵伸、干燥等工艺，制成含超细载银活性炭粉20wt％的聚乙烯醇基纤维。

将上述纤维经常规缩醛化工艺处理制成缩醛化纤维，将所得缩醛化纤维在4％(w/v)(NH₄)₃PO₄和8％(w/v)(NH₄)₂SO₄按4:6(wt:wt)配制的混合液中浸渍预处理40min后，在马弗炉中200℃下预氧化定型50min，纤维样品放于电阻炉中，10℃/min升温，在160℃时通入氮气，850℃下炭化30min，然后通入1∶1(V:V)的水蒸气和氮气，800℃下活化40min，继续通氮气，炉冷至200℃时，空气冷却后，即制得所述的聚乙烯醇基活性炭纤维。

本实施例活性炭纤维的得(收)率为39.1％，为对比未含载银活性炭的聚乙烯醇基活性炭纤维的1.6倍，比表面积增大为其的1.8倍，产品纤维对大肠杆菌以及金黄色葡萄球菌的抗(杀)菌率在99％以上，且抗(杀)菌速度快，效果持久。

实施例3

利用气流粉碎机将载银钙A型(5A)分子筛(平均粒径1.8μm，银含量0.70wt％)的超细载银分子筛粉，与丙烯腈—偏氯乙烯共聚物(丙烯腈含量为80mol％，偏氯乙烯含量为20mol％，原液中固含量为20wt％)的DMAc原液混合，共混纺丝。丙烯腈—偏氯乙烯共聚物及超细分子筛粉分别按90∶10、85∶15和80∶20的重量百分比均匀混合，纺丝原液经计量泵，烛形过滤器过滤后，由喷丝头喷入纺丝凝固浴(50～60wt％DMAc的水溶液)，纤维凝固成形后，经预热浴水洗、牵伸，再经沸水牵伸、上油、烘干、卷绕，即制得超细载银分子筛粉含量分别为10、15和20wt％的丙烯腈—偏氯乙烯共聚物抗菌-吸附多功能纤维。

将制得超细载银分子筛粉含量分别为10、15和20wt％的丙烯腈—偏氯乙烯共聚物抗菌-吸附纤维放于马弗炉中250℃下加热50min，纤维样品放于电阻炉中，10℃/min升温，在200℃时通入氮气，850℃下炭化40min，然后通入1∶1(V:V)的水蒸气和氮气，800℃下活化60min，继续通氮气，炉冷至200℃时，空气冷却后，即得到抗菌、阻燃、高吸附多功能丙烯腈—偏氯乙烯共聚物基活性炭纤维。

实施例4

将自制载铜活性炭纤维粉末(平均粒径1.5μm，比表面积1100m²/g，铜含量0.85wt％)与聚丙烯腈的DMAc原液混合，共混纺丝；聚丙烯腈及载铜活性炭纤维粉末分别按90：10、85：15和80：20重量百分比均匀混合，纺丝原液经计量泵、烛形过滤器过滤后，由喷丝头喷入纺丝凝固浴(50～60wt％DMAc的水溶液)，纤维凝固成形后，经预热浴水洗、牵伸，再经沸水牵伸、上油、烘干、卷绕，即可制得载铜活性炭粉含量分别为10、15和20wt％的聚丙烯腈纤维。

活性化处理方法同实施例1，制得高抗菌-吸附性聚丙烯腈基活性炭纤维。

实施例5

将超细载银活性炭粉(粒径0.1～4μm之间，银含量0.76wt％)与丙烯腈—偏氯乙烯共聚物(丙烯腈含量为80mol％，偏氯乙烯含量为20mol％，原液中固含量为20wt％)的DMF原液混合，共混纺丝；丙烯腈—偏氯乙烯共聚物及载银活性炭粉末分别按重量百分比为90：10，85：15和80：20的比例均匀混合，纺丝原液经计量泵，烛形过滤器过滤后，由喷丝头喷入纺丝凝固浴(50～60wt％DMF的水溶液)，纤维凝固成形后，经预热浴水洗、牵伸，再经沸水牵伸、上油、烘干、卷绕，即可制得载银活性炭粉含量分别为10、15和20wt％的丙烯腈—偏氯乙烯共聚物纤维。活性化处理方法同实施例1，制得高抗菌-吸附性丙烯腈—偏氯乙烯共聚物基多功能活性炭纤维。

实施例6

将自制的颗粒状载锌活性炭粉(平均粒径1.6μm，比表面积1000m²/g，锌含量0.87wt％)与聚丙烯腈的DMSO纺丝原液混合，共混纺丝；聚丙烯腈及载锌活性炭微粉分别按重量百分比为90：10，85：15和80：20的比例均匀混合，纺丝原液经计量泵，烛形过滤器过滤后，由喷丝头喷入纺丝凝固浴(50～60wt％DMSO的水溶液)，纤维凝固成形后，经预热浴水洗、牵伸，再经沸水牵伸、上油、烘干、卷绕，即可制得载锌活性炭纤维粉末含量分别为10、15和20wt％的聚丙烯腈吸附纤维。活性化处理方法同实施例3，制得高抗菌-吸附性聚丙烯腈基活性炭纤维。

实施例7

将自制的超细载铜活性炭纤维粉末(平均粒径1.5μm，比表面积1100m²/g，铜含量0.85wt％)与粘胶纺丝原液混合，共混纺丝；粘胶及载铜活性炭纤维粉末分别按重量百分比为90：10，85：15和80：20的比例均匀混合，纺丝原液经计量泵，烛形过滤器过滤后，由喷丝头喷入纺丝凝固浴(离子液体)，纤维凝固成形后，经预热浴水洗、牵伸，再经沸水牵伸、上油、烘干、卷绕，即制得载铜活性炭纤维粉末含量分别为10、15和20wt％的粘胶基纤维。

将含超细载铜活性炭纤维粉末的粘胶再生纤维素纤维放入装有环氧氯丙烷，3mo1/L的NaOH的瓶中，加热回流60min，过滤得交联再生纤维素纤维，首先将交联纤维样品浸于5wt％(NH₄)₃PO₄溶液中，取出放于马弗炉中230℃下加热60min，纤维样品放于电阻炉中，10℃/min升温，在200℃时通入氮气，835℃下炭化40min，然后通入水蒸气，800℃下活化40min，炉冷至200℃时，空气冷却，即制得到高抗菌-吸附性粘胶基活性炭纤维。

Claims (3)

1.一种活性炭纤维的制备方法，该活性炭纤维的重量百分比组成为：

成纤聚合物            80～95；

功能性添加成分        20～5，

所述的成纤聚合物为聚丙烯腈、改性聚丙烯腈、聚乙烯醇或再生纤维素纤维；所述的功能性添加成分为载金属的超细吸附剂，平均粒径为0.01～20μm，所述的载金属为银、铜、铝和锌离子中的任一种；

该制备方法先依据所述活性炭纤维的组成采用常规的湿法纺丝工艺方法制备出含功能性添加成分的基材成纤聚合物纤维，所述的基材成纤聚合物纤维为聚丙烯腈基纤维、改性聚丙烯腈基纤维、聚乙烯醇基纤维或再生纤维素纤维基纤维；再对所述的基材成纤聚合物纤维进行如下活性化处理：

(1)对于所述含功能性添加成分的聚丙烯腈基纤维或者改性聚丙烯腈基纤维，经常规预处理后，放在马弗炉中200～310℃下预氧化定型40～300min，再将纤维放于电阻炉中，1～15℃/min升温，通入氮气，600～900℃下炭化30～120min，然后通入1∶1(v∶v)水蒸气和氮气，700～900℃下物理活化30～120min，制备含功能性添加成分的聚丙烯腈基活性炭纤维或者改性聚丙烯腈基活性炭纤维；或者将所述纤维在2～8％(w/v)磷酸铵和4～10％(w/v)硫酸铵按4∶6(wt∶wt)比例配制的混合液中浸渍20～130min后，放在马弗炉中200～310℃下预氧化定型40～300min，再将纤维放于电阻炉中，1～15℃/min升温，通入氮气，600～900℃下炭化30～120min，然后通入1∶1(v∶v)水蒸气和氮气，700～900℃下物理-化学活化30～120min，即得到含功能性添加成分的聚丙烯腈基活性炭纤维或者改性聚丙烯腈基活性炭纤维；或者

(2)对于所述含功能性添加成分的再生纤维素纤维基纤维，先将其在1∶4(V∶V)的环氧氯丙烷与3mol/L氢氧化钠的混合溶液中加热回流50～100min进行交联，再将交联纤维浸于2～8wt％的磷酸铵溶液中20～80min，取出放于马弗炉中，200～250℃下加热40～100min，再放于电阻炉中，通入氮气，700～1000℃下炭化30～100min，然后通入水蒸气700～1000℃下活化30～120min，空气冷却，即得到含功能性添加成分的再生纤维素纤维基活性炭纤维；或者

(3)对于所述含功能性添加成分的聚乙烯醇基纤维，先对基材纤维进行常规缩醛化工艺处理，制成缩醛化纤维，然后将缩醛化纤维进行(1)所述的物理-化学活化过程，即得到含功能性添加成分的聚乙烯醇基活性炭纤维。

2.根据权利要求1所述活性炭纤维的制备方法，其特征在于所述载金属的超细吸附剂为载金属活性炭粉末、载金属活性炭纤维粉末或载金属分子筛；平均粒径为0.1～5μm；所述成纤聚合物与功能性添加成分的重量百分比为85～90∶15～10。

3.根据权利要求2所述的活性炭纤维的制备方法，其特征在于所述载金属的超细吸附剂为载银活性炭粉末、载银活性炭纤维粉末和载银分子筛中的任一种。