专利名称：一种高密度活性炭纤维的制备方法
技术领域：
本发明属于一种高性能活性炭纤维的制备方法，具体地说涉及一种高密度活性炭纤维的制备方法。
提高活性炭纤维密度最有效方法之一是采用树脂粘合剂与活性炭混合，在一定压力下成型后，再经炭化活化处理即可得到高密度活性炭。如中国专利(申请号00104485)公布了一种制备硬质块状活性炭纤维的方法，其特征在于(1)将液体有机高聚物或高聚物溶液与交联剂按重量比为有机高聚物∶交联剂＝3-20∶1的组成进行混合，得到高聚物溶液混合物；(2)将0.5-5毫米长的活性炭纤维或活性炭纤维粉末按重量比为活性炭纤维或活性炭纤维粉末∶高聚物溶液混合物＝1-10∶1的比例加入到高聚物溶液混合物中，搅拌混合均匀，得到混合物；(3)将混合物放入模具中，加热到100-240℃，固化20-240分钟，得到块状物；(4)将化学活化剂配成浓度为10-70％的水溶液，将所制块状物在活化剂溶液中浸泡20-120分钟，拿出块状物，烘干后称量其重量，使活化剂与块状物重量比为活化剂∶块状物＝0.5-10∶1；(5)将含活化剂的块状物置于炭化炉中，空气中按1-20℃/分的升温速率升温到200-300℃，予氧化处理5-240分钟，然后在惰性气氛下以2-20℃/分的升温速率升温到400-1000℃处理10-240分钟。中国专利(申请号00104486)还公布了一种硬质块状活性炭纤维的制备方法，其特征在于(1)将液体有机高聚物或固体高聚物的溶液与交联剂按重量比为有机高聚物∶交联剂＝3-20∶1的组成进行混合，得到高聚物溶液混合物；(2)将0.5-5毫米长的活性炭纤维或活性炭纤维粉末按重量比为活性炭纤维或活性炭纤维粉末∶高聚物溶液混合物＝1-10∶1的比例加入到高聚物溶液混合物中，搅拌混合均匀，得到混合物；(3)将混合物放入模具中，加热到100-240℃，固化20-240分钟，得到块状物；(4)将块状物置于炭化炉，在空气中按1-30℃/分的升温速率升温到200-300℃，预氧化5-240分钟，然后通入惰性气体并在惰性气体保护下，按2-20℃/分的升温速率升温到400-1000℃，进行炭化0-240分钟；(5)炭化处理后，通入活化气进行活化1-120分钟，降至室温后得到硬质块状活性炭纤维。在这两种制备方法中，前者需要添加化学活化剂，而后者需要二次活化，并且两种方法都存在制备工艺过于繁琐的缺陷。
本发明是通过下列方法实现的1、将活性炭纤维剪切成长度为0.5-5毫米长的短段。
2、按重量比为0.08～0.6∶1的比例，将固含物为40-60％的粘合剂加入活性炭纤维中，在研磨混合过程中，加入水调节混合物的干湿度，制成胶泥状混合物；3、将胶泥状混合物直接装入到模具中，在200～400kg/cm-2的压力下成型，制得块状活性炭纤维；4、将成型后的活性炭纤维放到马福炉中，以2-20℃/分的升温速率加热到180～220℃进行干燥和固化处理，并在该温度下保持0.5～2小时使反应完全，然后降到室温得到高密度活性炭纤维。
如上所述的活性炭纤维是酚醛基活性炭纤维、粘胶基活性炭纤维、聚丙烯腈基活性炭纤维或沥青基活性炭纤维。
如上所述的粘合剂为一种水溶性改性的淀粉粘合剂。
如上所的模具是球冠状模具，圆柱形模具或者长方形模具等。
本发明特征是采用一种廉价的对环境无污染的水溶性改性淀粉胶为粘合剂，该产品具有良好的机械强度和耐水性能，具有与原活性炭纤维相近的吸附性能，具有较高的密度，密度比原活性炭纤维提高3～8倍。
本发明的另一特征是在制备过程中不需对产品进行二次炭化和活化处理，因而有效的抑制了目前制备方法中的由于二次炭化和活化处理带来得能耗和对环境的污染问题。
在本发明的制备过程中，热处理过程不需要惰性气氛的保护，处理温度低，因而简化了高密度活性炭纤维的制备操作工艺。
因此，本发明降低了高密度活性炭纤维的制备成本，提高了高密度活性炭纤维的产量。由于该技术具有操作工艺简单、成本低廉和无污染等优点，因而具有良好的社会效益和经济效益。
如上所述的高密度活性炭纤维的形状可以是各种形状的块状物，其密度为0.4～0.8g/cm3。
实施例2、称5克改性淀粉粘合剂和10克聚丙烯腈基活性炭纤维短切物(长度0.5-1毫米)粉末，直接将粘合剂加入到活性炭纤维粉末中，在研钵研磨充分混合均匀后，放入长度为10cm，宽度为5cm的长方形模具中，在200kg/cm2的压力下成型。再将该成型物放入马福炉中以10℃/分的升温速率加热到200℃，保温1小时后，取出后即可得厚度约为0.5cm厚的状高密度活性炭纤维。该样品的密度为0.5g/cm3，在室温条件下，样品的苯吸附的重量百分数为30％(40小时)，相应的活性炭纤维的苯吸附的重量百分数为35％。
实施例3、称2克改性淀粉粘合剂和10克长度为1-2mm的酚醛基活性炭纤维末，用1毫升水稀释粘合剂后，加入到活性炭纤维粉末中，用研钵充分混合后，再称2克混合物，放入直径为13毫米的模具中，在压力为400kg/cm-2的条件下成型，成型物放入马福炉中加热到220℃，保温0.5小时后，即可得到圆柱状高密度活性炭纤维。该样品的密度为0.6g/cm3，在室温条件下，苯吸附的重量百分数为28％(40小时)，相应的活性炭纤维的苯吸附的重量百分数为25％。
实施例4、称2克改性淀粉粘合剂和6克长度为2-4mm的粘胶基活性炭纤维末，将粘合剂直接加入到活性炭纤维粉末中，充分研磨混合均匀后，再将混合物放到直径为20mm的模具中，在250kg/cm-2的压力下成型后，放到马福炉中，以15℃/分的升温速率加热到180℃，保温1小时后，即可得到直径为20毫米左右的柱状高密度活性炭纤维。该样品的密度为0.6g/cm3，室温条件下，苯吸附的重量百分数为35％(40小时)，相应的活性炭纤维的苯吸附的重量百分数为40％。
实施例5、称2克改性淀粉粘合剂和8克粘胶基活性炭纤维短切物(长度2-4毫米)，用1毫升水稀释粘合剂后，在研钵中将二者充分研磨混合均匀后，再称混合物1克，放入直径为13毫米的模具中，在压力为400kg/cm-2的条件下成型，制成直径为13毫米的圆柱状活性炭，然后放入马福炉中加热到200℃，保温1小时后，即可得到圆柱状高密度活性炭纤维。该样品的密度为0.8g/cm3，在室温条件下，苯吸附的重量百分数为38％(40小时)，相应的活性炭纤维的苯吸附的重量百分数为40％。
权利要求
1.一种高密度活性炭纤维的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)、将活性炭纤维剪切成长度为0.5-5毫米长的短段。(2)、按重量比为0.08～0.6∶1的比例，将固含物为40-60％的粘合剂加入活性炭纤维中，在研磨混合过程中，加入水调节混合物的干湿度，制成胶泥状混合物；(3)、将胶泥状混合物直接装入到模具中，在200～400kg/cm-2的压力下成型，制得块状活性炭纤维；(4)、将成型后的活性炭纤维放到马福炉中，以2-20℃/分的升温速率加热到180～220℃进行干燥和固化处理，并在该温度下保持0.5～2小时使反应完全，然后降到室温得到高密度活性炭纤维。
2.如权利要求1所述的一种高密度活性炭纤维的制备方法，其特征在于所述的活性炭纤维是酚醛基活性炭纤维、粘胶基活性炭纤维、聚丙烯腈基活性炭纤维或沥青基活性炭纤维。
3.如权利要求1所述的一种高密度活性炭纤维的制备方法，其特征在于所述的粘合剂为一种水溶性改性的淀粉粘合剂。
全文摘要
一种高密度活性炭纤维的制备方法是按重量比为0.08～0.6∶1将粘合剂加入活性炭纤维中，制成胶泥状混合物，成型，制得块状活性炭纤维；将成型后的活性炭纤维加热到180～220℃进行干燥和固化处理，降到室温得到高密度活性炭纤维。本发明具有操作工艺简单、成本低廉和无污染的优点。
文档编号D01F9/12GK1455036SQ0313702
公开日2003年11月12日 申请日期2003年5月29日 优先权日2003年5月29日
发明者靳国强, 郭向云 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所