[发明专利]一种木质碳纤维活化改性方法

说明书

本发明涉及一种木质碳纤维活化改性方法，属于碳纤维生产技术领域，包括以下步骤：（1）以高纯氩和水蒸汽为活化气体，调节压力至198Mpa，并保压8～10小时，得到等离子处理的木质碳纤维。（2）将等离子处理的木质碳纤维加入浓度为95%的乙醇溶剂中，超声分散均匀，加入草酸或乙酸调节PH值为3.5～5.5，再加入HD775烷基偶联剂，搅拌5～6小时，之后用去离子水洗涤，真空烘干后得到改性的木质碳纤维。经本发明活化改性的木质碳纤维表面含氧、含氮官能团数量大大增加，亲疏水性增强，可明显提高其对不同酸碱气体的吸附能力，且操作步骤简单、制备效率高、生产成本较低。

技术领域

本发明涉及一种木质碳纤维活化改性方法，属于碳纤维生产技术领域。

背景技术

活性碳纤维问世以来，以其丰富发达的孔隙结构和形态优于一般的活性炭，具有比表面积大、含碳量高、吸附容量大、吸附速度快、易于加工等特点，作为吸附材料、催化剂载体、电极材料广泛应用在食品、化工、医药、环境、电子电化学等领域。目前就活性碳纤维原料而言，主要是黏胶纤维、沥青纤维、酚醛纤维、聚丙烯纤维，这些原料主要依赖石化资源，基于石化资源的日益枯竭，减少过度开采对地球资源的负面影响，实现可持续发展，80年代，曾汉民等先后制备了以木质材料为原料的木浆黏胶基、棉黏胶基、甘蔗渣黏胶基和秸秆黏胶基等多种活性木质碳纤维。

木质碳纤维的活化改性一般分为物理处理和化学处理两类，其中物理处理法包括热处理法、涂层法等，通过提高碳纤维的比表面积和粗糙度来提高碳纤维和基体之间的咬合力；而化学法则包括阳离子氧化法、接枝法等，利用碳纤维表面化学能量团的增加，提高化学键的结合强度，以上制备方法制备效率低、制备价格高昂，这严重阻碍了它的推广应用，因此，进一步改进生产工艺，降低生产成本或通过改性以增加其附加值，将是本领域的重要课题。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种木质碳纤维活化改性方法。

本发明的技术方案是：一种木质碳纤维活化改性方法，包括以下步骤：

（1）将木质碳纤维放入高压高温装置，以高纯氩和水蒸汽为活化气体，调节压力至198Mpa，并保压8～10小时，得到等离子处理的木质碳纤维。

（2）将等离子处理的木质碳纤维加入浓度为95%的乙醇溶剂中，超声分散均匀，加入草酸或乙酸调节PH值为3.5～5.5，再加入HD775烷基偶联剂，搅拌5～6小时，之后用去离子水洗涤，真空烘干后得到改性的木质碳纤维。

作为改进，所述步骤（1）中，高纯氩和水蒸汽通过气体流量计来控制，流量分别为3～5 L/min和20～25 L/min。

作为改进，所述步骤（1）中，活化温度为875～900℃，输出电压为2500～3000V，输出电流为20～35mA。

作为改进，所述步骤（2）中，烘干温度为200～300℃。

本发明的有益效果是：经本发明活化改性的木质碳纤维表面含氧、含氮官能团数量大大增加，亲疏水性增强，可明显提高其对不同酸碱气体的吸附能力，且操作步骤简单、制备效率高、生产成本较低。

具体实施方式

以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步理解本发明，而不构成对其权利的限制。

实施例1

一种木质碳纤维活化改性方法，包括以下步骤：

（1）将木质碳纤维放入高压高温装置，以高纯氩和水蒸汽为活化气体，调节压力至198Mpa，并保压8小时，得到等离子处理的木质碳纤维，其中通过气体流量计控制的高纯氩流量为3 L/min，水蒸汽流量为20 L/min，活化温度为875℃，输出电压为2500V，输出电流为20mA。