[发明专利]活性炭纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种活性炭纤维，更具体地，公开了一种长丝型活性炭纤维，该长丝型活性炭纤维通过活化用于活性炭纤维的长丝型前体纤维制备并且具有0.01g/旦尼尔至1.0g/旦尼尔的强度，从而具有提高的耐久性。

技术领域

本发明涉及用于机织物和针织物的活性炭纤维以及制备该活性炭纤维的方法。

背景技术

棉、粘胶、聚丙烯腈、沥青(pitch)或酚醛短纤维被活化用作公知的活性炭纤维。但是，此类短纤维包括1mm至6mm的短纤维。因此，在活化需要的高温热处理过程中发生自由收缩，而且与粉末或颗粒类活性炭相比，短纤维具有优异的耐久性。但是，活性炭纤维的强度低。因此，大部分活性炭纤维在使用时容易磨损，从而转化成粉末。

近来，活性炭纤维的用途连续扩展。具体地，活性炭纤维中分布有大量直径为至的微孔，因此具有优异的处理SOx或NOx的能力，从而表现出优异的大气清洁能力。因此，活性炭纤维已应用至路障以及化学、生物和放射保护装置中。

但是，为了将这些纤维应用至路障或化学、生物和放射保护装置中，这些纤维必须再利用，而不是在一次性使用之后被丢弃。但是，由于短纤维的脆弱结构，微孔会容易破裂，而且纤维不能利用例如简单清洗的过程被制备为可再利用的。

同时，根据其材料，活性炭纤维可以利用纤维素类纤维、丙烯腈类纤维、酚醛纤维、沥青类纤维或聚乙烯醇类纤维制备。但是，目前，因为关于产量和经济可行性的原因，主要制备纤维素、PAN(聚丙烯腈)和沥青类炭纤维。

将从木材和竹子中获得的天然纤维素纤维例如树棉、大麻和亚麻、木浆纤维以及再生纤维素纤维例如粘胶和富强纤维用作纤维素类活性炭纤维的原材料。0.5wt％至20wt％的磷化合物附着或包含在纤维素纤维的原材料中。将所得材料在200℃至350℃的低温的非活化状态下热处理，使得纤维素纤维的减少比为40％至70％且磷的残留率为70％以上，然后在450℃至1,000℃的包含5体积％以上的蒸汽的气氛下进一步地热处理，使得纤维素类纤维的减少比为65％至95％且磷的残留率为10％以下，由此被活化，从而制备具有高吸附能力的活性炭纤维。

将为丙烯腈类活性炭纤维的原材料的聚丙烯腈(PAN)在氧化气氛下氧化，直到饱和氧结合量为80％以上，然后被活化以制备活性炭纤维。

作为醛基的酚醛纤维被均匀地固化以制备固化酚醛纤维或固化酚醛纤维结构，然后在以200℃/hr至2,000℃/hr的加热速率将温度从250℃提升至700℃的同时在10体积％至49体积％的蒸汽和90体积％至51体积％的惰性气体的混合气氛中烧制所述固化酚醛纤维或固化酚醛纤维结构以制备酚醛活性炭纤维。

将在各种有机合成和石油化学产业中作为副产物生成的煤类沥青、石油类沥青(包括天然或人造沥青)、沥青或合成树脂或通过天然树脂的干馏获得的沥青应用至被模塑成纤维，然后将沥青类纤维在50℃至400℃的包含氧化气体的气氛中热处理以经过不相容处理，然后在包含氨气的气氛中活化，从而制备沥青类活性炭纤维。

将在其上附着有脱水剂或包含脱水剂的聚乙烯醇类纤维(PVA)加热使得纤维的重量减少35％以上，然后经过引起脱水和炭化反应以形成炭质纤维的过程以及在少量氧气存在的高湿和800℃至1,2000℃的高温下活化炭质纤维的过程，从而制备聚乙烯醇类活性炭纤维。

就此而言，活性炭纤维的产率可以根据运载气体或蒸汽而变化，但是聚丙烯腈的产率为50％以及纤维素(例如粘胶或棉以及酚类)的产率为20％，这被认为是低的。

包含上述各种材料的活性炭纤维由短纤维型材料制成，而且各种形式例如纸张、机织物和毛毡可以利用使用短纤维制备的活性炭纤维获得。

但是，使用短纤维型材料制备的活性炭纤维具有耐久性的限制。

发明内容

技术问题