[发明专利]多孔性纤维布制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔性纤维布制造方法，且特别是有关于一种具有高均一度的孔洞比表面积的多孔性纤维布制造方法。

背景技术

活性碳材料由于其多孔性质，可提供良好的吸附、导电、再生等特性，目前被广泛应用于民生用品、环保用品、工业及高科技产业。例如应用于化学、医疗、军事防护市场，制作口罩、防护衣、防毒面具等防护用途，或用于一般的纺织品、净水、废水处理等用途。

活性碳原料可大致分为颗粒状活性碳、粉状活性碳及活性碳纤维等数种。其中颗粒状活性碳、粉状活性碳为传统型态的活性碳材料，是以椰子壳、褐煤或泥煤等原料经高温碳化而成，其原料取得容易、成本低廉，但缺点是杂质含量高，性能不佳。活性碳纤维布则可分为木质素系、酚树脂系、沥青系及聚丙烯腈系(polyacrylonitrile；PAN)等数种。其中木质素系原料成本最低，但其纤维机械性质差；酚树脂系不但成本高，机械性质亦不佳；沥青系则因机械性质极差故以致加工性不佳；唯有聚丙烯腈系不但具有良好的机械性质，成本也居中，较适宜开发使用。

聚丙烯腈系活性碳纤维原料的型态可为氧化纤维长丝、纱所形成的非织物布或毡，经过活化及碳化过程形成聚丙烯腈系活性碳纤维布。活化工程一般利用化学活化法或物理活化法来进行。化学活化法即是利用添加化学药剂(如ZnCl₂、H₃PO₄、KOH、K₂S等)处理氧化纤维布，其优点为反应温度低且焦油产生量低，但缺点是活性碳纯度不够，工艺中容易产生有毒物质、污染性高且需增加水洗工艺，反而造成二次污染。物理活化法则是使用含氧气体进行活化，其特色是制成的活性碳纯度高且工艺中污染性低，但缺点是工艺温度高较耗能且焦油产生率高。

前人有利用将消防衣用的丙烯腈系纤维布，将含水的二氧化碳作为活化剂，导入一高温炉中以活化产生丙烯腈系活化纤维布。然而，由于是利用含水的二氧化碳进行活化工程，需预先将二氧化碳与水混合再送入高温炉中，因此，除需多一道混合的程序外，二氧化碳中所含的饱和蒸汽亦难以精确的控制，造成活化后产生的纳米孔洞分布不均，成品质量无法一致的情形。

因此，需要有一种更简便有效的活化工艺，来解决丙烯腈系活化纤维布纳米孔洞分布不均，影响产品效能的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种多孔性纤维布制造方法，用以改善传统多孔性纤维布制造方法制成的成品孔洞分布不均的缺点。

为达到上述目的，本发明提出一种多孔性纤维布制造方法，是以聚丙烯腈系氧化纤维布作为原料，进行一活碳化工艺(activated carbonation process)，利用具有多管式反应管路的热处理炉，分别将活化气体及/或活化液体经由不同管路通入处理炉中，并将聚丙烯腈系氧化纤维布以罗拉(roller)装置输送入处理炉中，以介于1010℃～1500℃的温度处理一段时间，得到孔洞分布均一且比表面积(BET)维持在800～1500平方公尺/公克(平方米/克)的多孔性纤维布，可适用于实际量产。

依照本发明的实施例，活化气体可为含氧的气体，例如氧气、二氧化碳、一氧化碳、水蒸气、空气或含上述气体的混合物。活化液体可为含氧的液体，例如纯水、自来水、双氧水、酸性电解水或含上述液体的混合物。

为了使本发明的构成特征、操作方法、目的及优点更加容易了解，故于下文中配合图标及文字叙述，说明本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明一实施例的制备多孔性纤维布的工艺示意图；

图2为利用本发明的方法生产的多孔性纤维布在不同取样长度下的孔洞均一度测试结果；

图3为利用本发明的方法生产的多孔性纤维布在不同取样长度下的BET变化曲线图。

其中附图标记为：

100：热处理炉    110：反应管路

111：活化气体    120：反应管路

121：活化液体    130：氧化纤维布

140：罗拉装置    150：多孔性纤维布

160：虚线区域

具体实施方式

请参照图1，其绘示依照本发明一实施例的制备多孔性纤维布的工艺示意图。

制备多孔性纤维布的设备包含一热处理炉100，具有多个反应管路采用多管式分布于炉内各区域，活化剂可以气态或液态直接经由这些反应管路通入热处理炉100中。热处理炉100的入口端及出口端以惰性气体作为隔绝气体。