CN110253983A - 一种活性碳纤维布及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种活性碳纤维布及其制备方法，属于活性碳纤维布技术领域，包括如下组分重量份数：粘胶基碳纤维30‑45份、粘胶基无纺布针刺毡25‑35份、导电高分子聚合物20‑30份、阻燃剂10‑15份、粘合剂15‑25份、吸附剂10‑20份。本发明粘胶基碳纤维密度低，耐超高温，耐腐蚀，具有良好的导电导热性能，粘胶基碳纤维与导电高分子聚合物的使用，能够有效提高活性碳纤维布的导电性能，电阻小，适合电池电极使用，且粘胶基无纺布针刺毡成本低，环保，对环境污染小，制备活性碳纤维布降低对环境的污染。

Description

一种活性碳纤维布及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纤维布及其制备方法，特别是涉及一种活性碳纤维布及其制备方法，属于活性碳纤维布技术领域。
背景技术
活性碳纤维布是活性碳纤维系列新成员，采用天然纤维布或人造纤维布经高温碳化、活化而成。具有比表面积大、细孔发达、吸收性能高、脱附速度快等特点。活性碳纤维因其具有比表面积大、吸附能力强、解吸速度快、耐酸耐碱耐高温、化学稳定性好等特点，被誉为是当代最新型、最先进的环保吸附材料，被广泛用于化学工业、环境保护、电子工业、医疗、食品卫生、船舶工业等方面。
现有的活性碳纤维布耐腐蚀性能差，作为电池电极使用时，电阻较大，导电性能差。
发明内容
本发明的主要目的是为了提供一种活性碳纤维布及其制备方法，以提高活性碳纤维布的导电性能和耐腐蚀性能，同时降低对环境的污染。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种活性碳纤维布，包括如下组分重量份数：粘胶基碳纤维30-45份、粘胶基无纺布针刺毡25-35份、导电高分子聚合物20-30份、阻燃剂10-15份、粘合剂15-25份、吸附剂10-20份。
优选的，导电高分子聚合物为聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺、聚噻吩中的一种或几种。
优选的，阻燃剂为磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2，3-二氯丙基)酯、磷酸三(2，3-二溴丙基)酯、磷酸甲苯-二苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸(2-乙基己基)-二苯酯和氯丹酸酐中的一种或几种。
优选的，粘合剂为聚氨酯层或者乙烯-醋酸乙烯共聚物层。
一种活性碳纤维布的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：首先按照各组分重量份数称取原料待用，然后将粘胶基碳纤维、粘胶基无纺布针刺毡、导电高分子聚合物通过粘合剂叠压复合形成复合材料；
步骤2：然后在复合材料表面喷洒或涂覆吸附剂，将复合材料防止清洗池内进行清洗处理，清除表面杂质；
步骤3：清洗完后，通过运输晾晒车将复合材料运输到多层晾晒厂房的上层的晾晒区进行晾晒处理，通过自然阳光照射和风干减少复合材料的含水率；
步骤4：晾晒完成后，在复合材料的表面喷洒或涂覆阻燃剂浸润，将复合材料利用10米长的网带炉、温度控制在120-140℃，网带传送通过变频器控制，速度控制在1-3m/s，将脱水过的复合材料放置网带炉内进行烘干，去除复合材料上的部分有机物、水分；
步骤5：烘干完成后，将复合材料冷却至常温，然后将复合材料通过碳化炉进行碳化处理，先往炉内同时通入惰性气体和水蒸气，待炉内排空氧气及充满水蒸气后将复合材料放置碳化炉内进行再造，再造后得到的材料具有极强的吸附能力；
步骤6：然后将碳化后的材料进行冷却处理，温度为20-35℃，然后将材料放入活化炉内进行活化处理，向活化炉内通入水蒸气，活化炉内的高温在活化炉内部形成真空区域，最后活化定型，制备成活性碳纤维布。
优选的，步骤5中，碳化炉内的处理时间为1.5-2h，温度为220-250℃。
优选的，步骤6中，活化炉内的处理时间为2.5-3h，温度为800-1200℃。
优选的，通过该制备方法制备成的活性碳纤维布包括针刺无纺布层、分别设置在所述针刺无纺布层两侧的第一导电聚合层和第二导电聚合层以及分别设置在最外层第一纤维层和第二纤维层，所述针刺无纺布层、所述第一导电聚合层、所述第二导电聚合层、所述第一纤维层和所述第二纤维层之间均通过粘合剂连接。
优选的，所述针刺无纺布层包括粘胶基无纺布针刺毡、粘合剂、阻燃剂和吸附剂，所述第一导电聚合层和所述第二导电聚合层均包括粘胶基碳纤维、导电高分子聚合物，所述第一纤维层和所述第二纤维层均包括粘胶基碳纤维、粘胶基无纺布针刺毡、阻燃剂、吸附剂和粘合剂。
本发明的有益技术效果：活性碳纤维布具有很好的导电性能，适用于电池电极材料，同时粘胶基碳纤维密度低，耐超高温，耐腐蚀，具有良好的导电导热性能，粘胶基碳纤维与导电高分子聚合物使用，能够有效提高活性碳纤维布的导电性能，电阻小，适合电池电极使用，且粘胶基无纺布针刺毡成本低，环保，对环境污染小，制备活性碳针刺毡可以降低对环境的污染。
附图说明
图1为按照本发明的活性碳纤维布的一优选实施例的剖视图。
图中：1-针刺无纺布层，2-第一导电聚合层，3-第二导电聚合层，4-第一纤维层，5-第二纤维层。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本实施例提供的活性碳纤维布，包括如下各组分重量份数：粘胶基碳纤维30-45份、粘胶基无纺布针刺毡25-35份、导电高分子聚合物20-30份、阻燃剂10-15份、粘合剂15-25份、吸附剂10-20份，导电高分子聚合物为聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺、聚噻吩中的一种或几种，阻燃剂为磷酸三丁酯、磷酸三2-乙基己基酯、磷酸三2-氯乙基酯、磷酸三2，3-二氯丙基酯、磷酸三2，3-二溴丙基酯、磷酸甲苯-二苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸2-乙基己基-二苯酯和氯丹酸酐中的一种或几种，粘合剂为聚氨酯层或者乙烯-醋酸乙烯共聚物层，活性碳纤维布的制备方法包括如下步骤：
步骤1：首先按照各组分重量份数称取原料待用，然后将粘胶基碳纤维、粘胶基无纺布针刺毡、导电高分子聚合物通过粘合剂叠压复合形成复合材料；
步骤2：然后在复合材料表面喷洒或涂覆吸附剂，将复合材料防止清洗池内进行清洗处理，清除表面杂质；
步骤3：清洗完后，通过运输晾晒车将复合材料运输到多层晾晒厂房的上层的晾晒区进行晾晒处理，通过自然阳光照射和风干减少复合材料的含水率；
步骤4：晾晒完成后，在复合材料的表面喷洒或涂覆阻燃剂浸润，将复合材料利用10米长的网带炉、温度控制在120-140℃，网带传送通过变频器控制，速度控制在1-3m/s，将脱水过的复合材料放置网带炉内进行烘干，去除复合材料上的部分有机物、水分；
步骤5：烘干完成后，将复合材料冷却至常温，然后将复合材料通过碳化炉进行碳化处理，先往炉内同时通入惰性气体和水蒸气，待炉内排空氧气及充满水蒸气后将复合材料放置碳化炉内进行再造，温度控制在220-250℃，时间为1.5-2h，再造后得到的材料具有极强的吸附能力；
步骤6：然后将碳化后的材料进行冷却处理，温度为20-35℃，然后将材料放入活化炉内进行活化处理，向活化炉内通入水蒸气，活化炉内的高温在活化炉内部形成真空区域，温度控制在800-1200℃，时间为3.5-4h，最后活化定型，制备成活性碳纤维布。
在本实施例中，如图1所示，通过该制备方法制备成的活性碳纤维布包括针刺无纺布层1、分别设置在针刺无纺布层1两侧的第一导电聚合层2和第二导电聚合层3以及分别设置在最外层第一纤维层4和第二纤维层5，针刺无纺布层1、第一导电聚合层2、第二导电聚合层3、第一纤维层4和第二纤维层5之间均通过粘合剂连接。
在本实施例中，如图1所示，针刺无纺布层1包括粘胶基无纺布针刺毡、粘合剂、阻燃剂和吸附剂，第一导电聚合层2和第二导电聚合层3均包括粘胶基碳纤维、导电高分子聚合物，第一纤维层4和第二纤维层5均包括粘胶基碳纤维、粘胶基无纺布针刺毡、阻燃剂、吸附剂和粘合剂。
本发明制备活性碳纤维布具有很好的导电性能，适用于电池电极材料，同时粘胶基碳纤维密度低，耐超高温，耐腐蚀，具有良好的导电导热性能，粘胶基碳纤维与导电高分子聚合物使用，能够有效提高活性碳纤维布的导电性能，电阻小，适合电池电极使用，且粘胶基无纺布针刺毡成本低，环保，对环境污染小，制备活性碳针刺毡可以降低对环境的污染。
实施例一：
取如下各组分重量份数：粘胶基碳纤维30份、粘胶基无纺布针刺毡25份、导电高分子聚合物20份、阻燃剂10份、粘合剂15份、吸附剂10份。
按照活性碳纤维布的制备方法进行制备：
步骤1：首先按照各组分重量份数称取原料待用，然后将粘胶基碳纤维、粘胶基无纺布针刺毡、导电高分子聚合物通过粘合剂叠压复合形成复合材料；
步骤2：然后在复合材料表面喷洒或涂覆吸附剂，将复合材料防止清洗池内进行清洗处理，清除表面杂质；
步骤3：清洗完后，通过运输晾晒车将复合材料运输到多层晾晒厂房的上层的晾晒区进行晾晒处理，通过自然阳光照射和风干减少复合材料的含水率；
步骤4：晾晒完成后，在复合材料的表面喷洒或涂覆阻燃剂浸润，将复合材料利用10米长的网带炉、温度控制在120℃，网带传送通过变频器控制，速度控制在2m/s，将脱水过的复合材料放置网带炉内进行烘干，去除复合材料上的部分有机物、水分；
步骤5：烘干完成后，将复合材料冷却至常温，然后将复合材料通过碳化炉进行碳化处理，先往炉内同时通入惰性气体和水蒸气，待炉内排空氧气及充满水蒸气后将复合材料放置碳化炉内进行再造，温度控制在240℃，时间为2h，再造后得到的材料具有极强的吸附能力；
步骤6：然后将碳化后的材料进行冷却处理，温度为27℃，然后将材料放入活化炉内进行活化处理，向活化炉内通入水蒸气，活化炉内的高温在活化炉内部形成真空区域，温度控制在1000℃，时间为4h，最后活化定型，制备成活性碳纤维布。
实施例二：
取如下各组分重量份数：粘胶基碳纤维40份、粘胶基无纺布针刺毡30份、导电高分子聚合物20份、阻燃剂13份、粘合剂20份、吸附剂15份。
按照活性碳纤维布的制备方法进行制备：
步骤1：首先按照各组分重量份数称取原料待用，然后将粘胶基碳纤维、粘胶基无纺布针刺毡、导电高分子聚合物通过粘合剂叠压复合形成复合材料；
步骤2：然后在复合材料表面喷洒或涂覆吸附剂，将复合材料防止清洗池内进行清洗处理，清除表面杂质；
步骤3：清洗完后，通过运输晾晒车将复合材料运输到多层晾晒厂房的上层的晾晒区进行晾晒处理，通过自然阳光照射和风干减少复合材料的含水率；
步骤4：晾晒完成后，在复合材料的表面喷洒或涂覆阻燃剂浸润，将复合材料利用10米长的网带炉、温度控制在120℃，网带传送通过变频器控制，速度控制在2m/s，将脱水过的复合材料放置网带炉内进行烘干，去除复合材料上的部分有机物、水分；
步骤5：烘干完成后，将复合材料冷却至常温，然后将复合材料通过碳化炉进行碳化处理，先往炉内同时通入惰性气体和水蒸气，待炉内排空氧气及充满水蒸气后将复合材料放置碳化炉内进行再造，温度控制在240℃，时间为2h，再造后得到的材料具有极强的吸附能力；
步骤6：然后将碳化后的材料进行冷却处理，温度为27℃，然后将材料放入活化炉内进行活化处理，向活化炉内通入水蒸气，活化炉内的高温在活化炉内部形成真空区域，温度控制在1050℃，时间为4h，最后活化定型，制备成活性碳纤维布。
实施例三：
取如下各组分重量份数：粘胶基碳纤维35份、粘胶基无纺布针刺毡35份、导电高分子聚合物30份、阻燃剂15份、粘合剂20份、吸附剂20份。
按照活性碳纤维布的制备方法进行制备：
步骤1：首先按照各组分重量份数称取原料待用，然后将粘胶基碳纤维、粘胶基无纺布针刺毡、导电高分子聚合物通过粘合剂叠压复合形成复合材料；
步骤2：然后在复合材料表面喷洒或涂覆吸附剂，将复合材料防止清洗池内进行清洗处理，清除表面杂质；
步骤3：清洗完后，通过运输晾晒车将复合材料运输到多层晾晒厂房的上层的晾晒区进行晾晒处理，通过自然阳光照射和风干减少复合材料的含水率；
步骤4：晾晒完成后，在复合材料的表面喷洒或涂覆阻燃剂浸润，将复合材料利用10米长的网带炉、温度控制在120℃，网带传送通过变频器控制，速度控制在1.5m/s，将脱水过的复合材料放置网带炉内进行烘干，去除复合材料上的部分有机物、水分；
步骤5：烘干完成后，将复合材料冷却至常温，然后将复合材料通过碳化炉进行碳化处理，先往炉内同时通入惰性气体和水蒸气，待炉内排空氧气及充满水蒸气后将复合材料放置碳化炉内进行再造，温度控制在220℃，时间为2h，再造后得到的材料具有极强的吸附能力；
步骤6：然后将碳化后的材料进行冷却处理，温度为30℃，然后将材料放入活化炉内进行活化处理，向活化炉内通入水蒸气，活化炉内的高温在活化炉内部形成真空区域，温度控制在1000℃，时间为4h，最后活化定型，制备成活性碳纤维布。
综上所述，按照本实施例的活性碳纤维布及其制备方法，本实施例提供的活性碳纤维布及其制备方法，活性碳纤维布具有很好的导电性能，适用于电池电极材料，同时粘胶基碳纤维密度低，耐超高温，耐腐蚀，具有良好的导电导热性能，粘胶基碳纤维与导电高分子聚合物使用，能够有效提高活性碳纤维布的导电性能，电阻小，适合电池电极使用，且粘胶基无纺布针刺毡成本低，环保，对环境污染小，制备活性碳针刺毡可以降低对环境的污染。
以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种活性碳纤维布，其特征在于，包括如下组分重量份数：粘胶基碳纤维30-45份、粘胶基无纺布针刺毡25-35份、导电高分子聚合物20-30份、阻燃剂10-15份、粘合剂15-25份、吸附剂10-20份。
2.如权利要求1所述的一种活性碳纤维布，其特征在于，导电高分子聚合物为聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺、聚噻吩中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种活性碳纤维布，其特征在于，阻燃剂为磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三(2-氯乙基)酯、磷酸三(2，3-二氯丙基)酯、磷酸三(2，3-二溴丙基)酯、磷酸甲苯-二苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸(2-乙基己基)-二苯酯和氯丹酸酐中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种活性碳纤维布，其特征在于，粘合剂为聚氨酯层或者乙烯-醋酸乙烯共聚物层。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述的活性碳纤维布的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：首先按照各组分重量份数称取原料待用，然后将粘胶基碳纤维、粘胶基无纺布针刺毡、导电高分子聚合物通过粘合剂叠压复合形成复合材料；
步骤2：然后在复合材料表面喷洒或涂覆吸附剂，将复合材料防止清洗池内进行清洗处理，清除表面杂质；
步骤3：清洗完后，通过运输晾晒车将复合材料运输到多层晾晒厂房的上层的晾晒区进行晾晒处理，通过自然阳光照射和风干减少复合材料的含水率；
步骤4：晾晒完成后，在复合材料的表面喷洒或涂覆阻燃剂浸润，将复合材料利用10米长的网带炉、温度控制在120-140℃，网带传送通过变频器控制，速度控制在1-3m/s，将脱水过的复合材料放置网带炉内进行烘干，去除复合材料上的部分有机物、水分；
步骤5：烘干完成后，将复合材料冷却至常温，然后将复合材料通过碳化炉进行碳化处理，先往炉内同时通入惰性气体和水蒸气，待炉内排空氧气及充满水蒸气后将复合材料放置碳化炉内进行再造，再造后得到的材料具有极强的吸附能力；
步骤6：然后将碳化后的材料进行冷却处理，温度为20-35℃，然后将材料放入活化炉内进行活化处理，向活化炉内通入水蒸气，活化炉内的高温在活化炉内部形成真空区域，最后活化定型，制备成活性碳纤维布。
6.如权利要求5所述的一种活性碳纤维布的制备方法，其特征在于，步骤5中，碳化炉内的处理时间为1.5-2h，温度为220-250℃。
7.如权利要求5所述的一种活性碳纤维布的制备方法，其特征在于，步骤6中，活化炉内的处理时间为2.5-3h，温度为800-1200℃。
8.如权利要求5所述的一种活性碳纤维布的制备方法，其特征在于，通过该制备方法制备成的活性碳纤维布包括针刺无纺布层(1)、分别设置在所述针刺无纺布层(1)两侧的第一导电聚合层(2)和第二导电聚合层(3)以及分别设置在最外层第一纤维层(4)和第二纤维层(5)，所述针刺无纺布层(1)、所述第一导电聚合层(2)、所述第二导电聚合层(3)、所述第一纤维层(4)和所述第二纤维层(5)之间均通过粘合剂连接。
9.如权利要求8所述的一种活性碳纤维布的制备方法，其特征在于，所述针刺无纺布层(1)包括粘胶基无纺布针刺毡、粘合剂、阻燃剂和吸附剂，所述第一导电聚合层(2)和所述第二导电聚合层(3)均包括粘胶基碳纤维、导电高分子聚合物，所述第一纤维层(4)和所述第二纤维层(5)均包括粘胶基碳纤维、粘胶基无纺布针刺毡、阻燃剂、吸附剂和粘合剂。
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