专利名称：一种多孔酚醛树脂基炭微球的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种炭材料的制备方法，具体地说涉及一种多孔酚醛树脂基炭微球的制备方法。
背景技术：
多孔酚醛树脂基炭微球是一种广泛应用于气体吸附和储存领域，并在超级电容器材料的方面有着潜在的应用前景。
曾经有杨骏兵等(炭素技术，2000，109(4)36)报道了采用酚醛树脂制备直径在2mm左右的球形活性炭的方法，所涉及的方法由于与固化剂、致孔剂与酚醛树脂的混合、破碎、筛分有十分密切的关系，因此损耗大、成本高。而且球体直径大，必然增加扩散过程，影响使用效果。
自从中间相炭微球发明以来，不断有人致力于微米级的各向同性炭微球的制备。例如KOMADA等(carbon，1991，2943)报道在硅油中加热微米级沥青粉末的方法。由于沥青粉末在硅油中分散性不好，在加热过程中很容易团聚，球形度差、比表面积难以控制。
本发明需要解决的技术问题是公开一种多孔酚醛树脂基炭微球的制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的方法包括如下步骤将甲阶酚醛树脂的乙醇溶液与表面活性剂的水溶液混合，形成均匀的乳状液，然后在0.1～1.5MPa的压力和100～150℃的温度下，搅拌固化0.5～5小时，收集酚醛树脂微球；
再将所述及的酚醛树脂微球在50～110℃下烘干，以5～10℃/min的升温速度加热到800～1200℃，恒温0.1～5小时进行炭化，冷却后得到所说的酚醛树脂基炭微球。
所说的甲阶酚醛树脂又称为热固性酚醛树脂，可采用常规的方法进行制备或采用市售产品；所说的表面活性剂优选采用聚乙烯醇(PVA)、十六烷基二甲基氧化胺、或十六烷基溴化铵中的一种或其混合物；本发明酚醛树脂基炭微球的球径可通过甲阶酚醛树脂的乙醇溶液的浓度进行控制，乙醇溶液中甲阶酚醛树脂的重量百分比浓度为30～95％，优选的浓度为50～90％，在此条件下，所获得的酚醛树脂基炭微球的球径为5～150um，当甲阶酚醛树脂的浓度从90.0wt％降到50.0wt％时，所得到的微米球炭的直径从90um减小到8um。
本发明酚醛树脂基炭微球的比表面积则可通过加热速率来控制，加热速率越高，则固化速率越快，比表面积越高，因此一般控制在以0.5～20℃/min，最好控制在1～15℃/min，当固化升温速度从10℃/min降低到1.0℃/min时，比表面积从583m2/g减小到31m2/g。
甲阶酚醛树脂的乙醇溶液与表面活性剂的水溶液的体积比为1∶1～1∶10。
本发明具有如下优点原料价格便宜，工艺简单，收率高，球形度好，球径及比表面积可控，便于工业化实施。
图1为酚醛树脂基炭微球的电镜照片
具体实施例方式
实施例1在100ml浓度为1.0wt％PVA水溶液中加入100ml浓度为90.0wt％的甲阶酚醛树脂乙醇溶液，在高压搅拌釜中以10.0℃/min的升温速度加热到120℃，压力为1.0，恒温3小时。冷却后过滤。滤饼在110℃下干燥，并在氮气保护下以10℃/min的速度升温到1000℃，恒温15min，得到酚醛树脂基炭微球。平均球径为90.0um，比表面积为520m2/g。其电镜照片如图1。由图1可见，所获得的酚醛树脂基炭微球球形度好，粒径分别均匀。
实施例2在100ml浓度为1.0wt％PVA水溶液中加入100ml浓度为85.0wt％的甲阶酚醛树脂乙醇溶液，在高压搅拌釜中以10.0℃/min的升温速度加热到110℃，压力为0.9，恒温3小时。冷却后过滤。滤饼在110℃下干燥，并在氮气保护下以10℃/min的速度升温到1200℃，恒温15min，得到酚醛树脂基炭微球。平均球径为18.0um，比表面积为536m2/g。
实施例3在100ml浓度为1.0wt％PVA水溶液中加入100ml浓度为66.0wt％的resol乙醇溶液，在高压搅拌釜中以10.0℃的升温速度加热到120℃，恒温3小时。冷却后过滤。滤饼在110℃下干燥，并在氮气保护下以10℃/min的速度升温到1000℃，恒温15min，得到酚醛树脂基炭微球。平均球径为10.0um，比表面积为566m2/g。
实施例4在100ml浓度为1.0wt％PVA水溶液中加入100ml浓度为50.0wt％的resol乙醇溶液，在高压搅拌釜中以10.0℃/min的升温速度加热到120℃，恒温3小时。冷却后过滤。滤饼在110℃下干燥，并在氮气保护下以10℃/min的速度升温到1000℃，恒温15min，得到酚醛树脂基炭微球。平均球径为8.0um，比表面积为583m2/g。
实施例5在100ml浓度为1.0wt％PVA水溶液中加入100ml浓度为66.0wt％的resol乙醇溶液，在高压搅拌釜中以5.0℃/min的升温速度加热到120℃，恒温3小时。冷却后过滤。滤饼在110℃下干燥，并在氮气保护下以10℃/min的速度升温到1000℃，恒温15min，得到酚醛树脂基炭微球。平均球径为10.0um，比表面积为325m2/g。
实施例6在100ml浓度为1.0wt％PVA水溶液中加入100ml浓度为66.0wt％的resol乙醇溶液，在高压搅拌釜中以1.0℃/min的升温速度加热到120℃，恒温3小时。冷却后过滤。滤饼在110℃下干燥，并在氮气保护下以10℃/min的速度升温到1000℃，恒温15min，得到酚醛树脂基炭微球。平均球径为10.0um，比表面积为31m2/g。
权利要求
1.一种多孔酚醛树脂基炭微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤将甲阶酚醛树脂的乙醇溶液与表面活性剂的水溶液表面活性剂混合，形成乳状液，然后以1-15℃/min升温到100～150℃的温度下，固化0.5～5小时，收集酚醛树脂微球；再将所述及的酚醛树脂微球以5～10℃/min的升温速度加热到800～1200℃，恒温炭化，冷却后得到所说的酚醛树脂基炭微球。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述及的酚醛树脂微球在50～110℃下烘干后炭化。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，恒温0.1～5小时进行炭化。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，搅拌固化0.5～5小时。
5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，甲阶酚醛树脂的乙醇溶液与表面活性剂的水溶液的体积比为1∶1～1∶10。
6.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所说的表面活性剂采用聚乙烯醇(PVA)、十六烷基二甲基氧化胺、或十六烷基溴化铵中的一种或其混合物。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，甲阶酚醛树脂的乙醇溶液与表面活性剂的水溶液的体积比为1∶1～1∶10。
全文摘要
本发明公开了一种多孔酚醛树脂基炭微球的制备方法。包括如下步骤将甲阶酚醛树脂的乙醇溶液与表面活性剂的水溶液表面活性剂混合，形成均匀的乳状液，然后100℃～150℃的温度下，搅拌固化，再以5℃～10℃/min的升温速度加热到800℃～1200℃，恒温0.1～5小时进行炭化，冷却后得到所说的酚醛树脂基炭微球。本发明的方法原料价格便宜，工艺简单，收率高，球形度好，球径及比表面积可控，便于工业化实施。
文档编号C10B53/00GK1559891SQ20041001670
公开日2005年1月5日 申请日期2004年3月3日 优先权日2004年3月3日
发明者吕永根, 杨常玲, 潘鼎 申请人:东华大学