CN110725126A - 一种生产活性碳纤维的活化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生产活性碳纤维的活化工艺，属于碳纤维技术领域，包括以下步骤：步骤一：制备催化剂溶液，将溴化铜和硝酸银按比例混合成溶液；步骤二：对碳纤维进行等离子处理，将碳纤维放置在催化剂溶液中浸泡一定时间后向催化剂中加入氨水调节PH，并除杂；步骤三：碳纤维上浆，对除杂后的碳纤维表面涂覆沸石粉，静置一段时间后挤压并干燥；步骤四：活化。本发明通过在催化剂中加入溴化铜和硝酸银，当碳纤维长时间浸泡后会吸附一定的铜离子和银离子能够对碳纤维进行杀菌，防止细菌滋生造成二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种活化工艺，特别是涉及一种生产活性碳纤维的活化工艺，属于碳纤维技术领域。
背景技术
碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，已经被人们在航天、航空以及工业民用等众多领域中应用，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。活化工艺是在高温下用氧化性气体刻蚀碳化纤维，使所得活性碳纤维具有理想的微孔结构和较高的比表面积，其目的是使碳化阶段形成的孔的孔径扩大，提高产物的孔体积，并创造新的孔。孔的大小及分布与原材料及碳化阶段密切相关，传统的碳纤维在活化后碳纤维的孔径虽然会扩大，但是孔径的纤维强度会降低，同时碳纤维在长时间的使用后会出现大量的细菌滋生，造成二次污染，当碳纤维吸附饱和后无法再次实现吸附的功能。
发明内容
本发明的主要目的是为了解决现有技术的不足而提供一种生产活性碳纤维的活化工艺。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种生产活性碳纤维的活化工艺，包括以下步骤：
步骤一：制备催化剂溶液，将溴化铜和硝酸银按比例混合成溶液；
步骤二：对碳纤维进行等离子处理，将碳纤维放置在催化剂溶液中浸泡一定时间后向催化剂中加入氨水调节PH，并除杂；
步骤三：碳纤维上浆，对除杂后的碳纤维表面涂覆沸石粉，静置一段时间后挤压并干燥；
步骤四：活化，向活化炉中通入氮气与氩气的混合气体一段时间后将上浆后的碳纤维放入活化炉中，进行活化制成活性碳纤维。
优选的，在步骤一中，溴化铜和硝酸银按比例为2:1，在60～90℃下混合后再与水按照1:50的比例混合，制作成催化剂溶液。
优选的，在步骤二中，将碳纤维放置在催化剂溶液中浸泡2～3h，在浸泡过程中催化剂溶液一直保持30r/min缓慢搅拌的状态。
优选的，当浸泡完成后，将催化剂溶液的温度保持在10～19℃并向催化剂溶液中加入氨水调节PH，调节的过程中继续搅拌搅拌的速度调节为90～150r/min，当溶液的PH为6.5～7.3时停止加热氨水。
优选的，当PH调节完成后加入适量的乙醇进行除杂。
优选的，在步骤三中，将除杂后的碳纤维捞出沥干水分后，对其表面进行涂覆沸石粉，涂抹均匀后对碳纤维进行挤压并干燥。
优选的，干燥为烘干机在120～180℃下烘干20～35min或者晾晒架自然风干。
优选的，在步骤四中，向活化炉中通入氮气与氩气的混合气体，氮气与氩气的混合比例是10:1，通气时间为5～12s。
优选的，将上浆后的碳纤维放入活化炉中并设定温度为250～300℃，压强为0.1～2.5MPa。
本发明的有益技术效果：按照本发明的生产活性碳纤维的活化工艺，在催化剂中加入溴化铜和硝酸银，当碳纤维长时间浸泡后会吸附一定的铜离子和银离子能够对碳纤维进行杀菌，防止细菌滋生造成二次污染；在碳纤维的表面涂覆沸石粉，使碳纤维的微孔得到部分填充，由于活化的温度低于沸石的温度，当活化结束时，沸石能够快速的冷却并使碳纤维的微孔得到恢复，增加了孔径的纤维强度；沸石也具有吸附的作用能够协作碳纤维进行吸附，当碳纤维吸附到杂质时，沸石能够将杂质吸附掉，减低碳纤维的微孔空间，使用效率较高。
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。
本实施例提供的生产活性碳纤维的活化工艺，包括以下步骤：步骤一：制备催化剂溶液，将溴化铜和硝酸银按比例混合成溶液；步骤二：对碳纤维进行等离子处理，将碳纤维放置在催化剂溶液中浸泡一定时间后向催化剂中加入氨水调节PH，并除杂；步骤三：碳纤维上浆，对除杂后的碳纤维表面涂覆沸石粉，静置一段时间后挤压并干燥；步骤四：活化，向活化炉中通入氮气与氩气的混合气体一段时间后将上浆后的碳纤维放入活化炉中，进行活化制成活性碳纤维，在催化剂中加入溴化铜和硝酸银，当碳纤维长时间浸泡后会吸附一定的铜离子和银离子能够对碳纤维进行杀菌，防止细菌滋生造成二次污染；在碳纤维的表面涂覆沸石粉，使碳纤维的微孔得到部分填充，由于活化的温度低于沸石的温度，当活化结束时，沸石能够快速的冷却并使碳纤维的微孔得到恢复，增加了孔径的纤维强度；沸石也具有吸附的作用能够协作碳纤维进行吸附，当碳纤维吸附到杂质时，沸石能够将杂质吸附掉，减低碳纤维的微孔空间，使用效率较高。
在步骤一中，溴化铜和硝酸银按比例为2:1，在60～90℃下混合后再与水按照1:50的比例混合，制作成催化剂溶液。
在步骤二中，将碳纤维放置在催化剂溶液中浸泡2～3h，在浸泡过程中催化剂溶液一直保持30r/min缓慢搅拌的状态，当浸泡完成后，将催化剂溶液的温度保持在10～19℃并向催化剂溶液中加入氨水调节PH，调节的过程中继续搅拌搅拌的速度调节为90～150r/min，当溶液的PH为6.5～7.3时停止加热氨水，当PH调节完成后加入适量的乙醇进行除杂。
在步骤三中，将除杂后的碳纤维捞出沥干水分后，对其表面进行涂覆沸石粉，涂抹均匀后对碳纤维进行挤压并干燥，干燥为烘干机在120～180℃下烘干20～35min或者晾晒架自然风干。
在步骤四中，向活化炉中通入氮气与氩气的混合气体，氮气与氩气的混合比例是10:1，通气时间为5～12s，将上浆后的碳纤维放入活化炉中并设定温度为250～300℃，压强为0.1～2.5MPa。
本实施例提供的一种生产活性碳纤维的活化工艺的工作过程如下：
步骤1：将溴化铜和硝酸银按比例为2:1，在60～90℃下混合后再与水按照1:50的比例混合，制作成催化剂溶液；
步骤2：将碳纤维放置在催化剂溶液中浸泡2～3h，在浸泡过程中催化剂溶液一直保持30r/min缓慢搅拌的状态，当浸泡完成后，将催化剂溶液的温度保持在10～19℃并向催化剂溶液中加入氨水调节PH，调节的过程中继续搅拌搅拌的速度调节为90～150r/min，当溶液的PH为6.5～7.3时停止加热氨水，当PH调节完成后加入适量的乙醇进行除杂；
步骤3：将除杂后的碳纤维捞出沥干水分后，对其表面进行涂覆沸石粉，涂抹均匀后对碳纤维进行挤压并干燥，干燥为烘干机在120～180℃下烘干20～35min或者晾晒架自然风干；
步骤4：向活化炉中通入氮气与氩气的混合气体，氮气与氩气的混合比例是10:1，通气时间为5～12s，将上浆后的碳纤维放入活化炉中并设定温度为250～300℃，压强为0.1～2.5MPa。
实施例一：
一种生产活性碳纤维的活化工艺的工作过程如下：
步骤1：将溴化铜和硝酸银按比例为2:1，在60℃下混合后再与水按照1:50的比例混合，制作成催化剂溶液；
步骤2：将碳纤维放置在催化剂溶液中浸泡2h，在浸泡过程中催化剂溶液一直保持30r/min缓慢搅拌的状态，当浸泡完成后，将催化剂溶液的温度保持在10℃并向催化剂溶液中加入氨水调节PH，调节的过程中继续搅拌搅拌的速度调节为90r/min，当溶液的PH为6.5～7.3时停止加热氨水，当PH调节完成后加入适量的乙醇进行除杂；
步骤3：将除杂后的碳纤维捞出沥干水分后，对其表面进行涂覆沸石粉，涂抹均匀后对碳纤维进行挤压并干燥，干燥为烘干机在120～180℃下烘干20～35min或者晾晒架自然风干；
步骤4：向活化炉中通入氮气与氩气的混合气体，氮气与氩气的混合比例是10:1，通气时间为5s，将上浆后的碳纤维放入活化炉中并设定温度为250℃，压强为0.1MPa。
实施例二：
一种生产活性碳纤维的活化工艺的工作过程如下：
步骤1：将溴化铜和硝酸银按比例为2:1，在70℃下混合后再与水按照1:50的比例混合，制作成催化剂溶液；
步骤2：将碳纤维放置在催化剂溶液中浸泡2.5h，在浸泡过程中催化剂溶液一直保持30r/min缓慢搅拌的状态，当浸泡完成后，将催化剂溶液的温度保持在16℃并向催化剂溶液中加入氨水调节PH，调节的过程中继续搅拌搅拌的速度调节为120r/min，当溶液的PH为6.5～7.3时停止加热氨水，当PH调节完成后加入适量的乙醇进行除杂；
步骤3：将除杂后的碳纤维捞出沥干水分后，对其表面进行涂覆沸石粉，涂抹均匀后对碳纤维进行挤压并干燥，干燥为烘干机在160℃下烘干30min或者晾晒架自然风干；
步骤4：向活化炉中通入氮气与氩气的混合气体，氮气与氩气的混合比例是10:1，通气时间为8s，将上浆后的碳纤维放入活化炉中并设定温度为280℃，压强为1.6MPa。
实施例三：
一种生产活性碳纤维的活化工艺的工作过程如下：
步骤1：将溴化铜和硝酸银按比例为2:1，在90℃下混合后再与水按照1:50的比例混合，制作成催化剂溶液；
步骤2：将碳纤维放置在催化剂溶液中浸泡3h，在浸泡过程中催化剂溶液一直保持30r/min缓慢搅拌的状态，当浸泡完成后，将催化剂溶液的温度保持在19℃并向催化剂溶液中加入氨水调节PH，调节的过程中继续搅拌搅拌的速度调节为90～150r/min，当溶液的PH为6.5～7.3时停止加热氨水，当PH调节完成后加入适量的乙醇进行除杂；
步骤3：将除杂后的碳纤维捞出沥干水分后，对其表面进行涂覆沸石粉，涂抹均匀后对碳纤维进行挤压并干燥，干燥为烘干机在180℃下烘干35min或者晾晒架自然风干；
步骤4：向活化炉中通入氮气与氩气的混合气体，氮气与氩气的混合比例是10:1，通气时间为12s，将上浆后的碳纤维放入活化炉中并设定温度为300℃，压强为2.5MPa。
综上所述，在本实施例中，按照本实施例的生产活性碳纤维的活化工艺，对实施例一～实施例三中制成的活性碳纤维进行性能测试，实施例三制备的活性碳纤维的纤维强度以及抗菌强度最好，在催化剂中加入溴化铜和硝酸银，当碳纤维长时间浸泡后会吸附一定的铜离子和银离子能够对碳纤维进行杀菌，防止细菌滋生造成二次污染；在碳纤维的表面涂覆沸石粉，使碳纤维的微孔得到部分填充，由于活化的温度低于沸石的温度，当活化结束时，沸石能够快速的冷却并使碳纤维的微孔得到恢复，增加了孔径的纤维强度；沸石也具有吸附的作用能够协作碳纤维进行吸附，当碳纤维吸附到杂质时，沸石能够将杂质吸附掉，减低碳纤维的微孔空间，使用效率较高。
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)
1.一种生产活性碳纤维的活化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：制备催化剂溶液，将溴化铜和硝酸银按比例混合成溶液；
步骤二：对碳纤维进行等离子处理，将碳纤维放置在催化剂溶液中浸泡一定时间后向催化剂中加入氨水调节PH，并除杂；
步骤三：碳纤维上浆，对除杂后的碳纤维表面涂覆沸石粉，静置一段时间后挤压并干燥；
步骤四：活化，向活化炉中通入氮气与氩气的混合气体一段时间后将上浆后的碳纤维放入活化炉中，进行活化制成活性碳纤维。
2.如权利要求1所述的一种生产活性碳纤维的活化工艺，其特征在于，在步骤一中，溴化铜和硝酸银按比例为2:1，在60～90℃下混合后再与水按照1:50的比例混合，制作成催化剂溶液。
3.如权利要求1所述的一种生产活性碳纤维的活化工艺，其特征在于，在步骤二中，将碳纤维放置在催化剂溶液中浸泡2～3h，在浸泡过程中催化剂溶液一直保持30r/min缓慢搅拌的状态。
4.如权利要求3所述的一种生产活性碳纤维的活化工艺，其特征在于，当浸泡完成后，将催化剂溶液的温度保持在10～19℃并向催化剂溶液中加入氨水调节PH，调节的过程中继续搅拌搅拌的速度调节为90～150r/min，当溶液的PH为6.5～7.3时停止加热氨水。
5.如权利要求4所述的一种生产活性碳纤维的活化工艺，其特征在于，当PH调节完成后加入适量的乙醇进行除杂。
6.如权利要求1所述的一种生产活性碳纤维的活化工艺，其特征在于，在步骤三中，将除杂后的碳纤维捞出沥干水分后，对其表面进行涂覆沸石粉，涂抹均匀后对碳纤维进行挤压并干燥。
7.如权利要求6所述的一种生产活性碳纤维的活化工艺，其特征在于，干燥为烘干机在120～180℃下烘干20～35min或者晾晒架自然风干。
8.如权利要求1所述的一种生产活性碳纤维的活化工艺，其特征在于，在步骤四中，向活化炉中通入氮气与氩气的混合气体，氮气与氩气的混合比例是10:1，通气时间为5～12s。
9.如权利要求1所述的一种生产活性碳纤维的活化工艺，其特征在于，将上浆后的碳纤维放入活化炉中并设定温度为250～300℃，压强为0.1～2.5MPa。
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|---|---|---|---|---|
| CN112726201A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-04-30 | 无锡东恒新能源科技有限公司 | 一种碳纳米线及其在锂电池中的应用 |
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