本发明涉及炭纤维技术领域，特别涉及一种杨絮基炭纤维的制备方法。
背景技术：
炭纤维材料具有一定的前瞻性和广阔的应用前景。通常是以纤维形式存在，且具有较高的表面积，好耐腐蚀性，良好的导电导热性能的一种新型材料。因此科研工作者一直在致力于炭纤维的研究，选用不同的原料以及不同方法已经成功制备了不同的炭纤维。
目前为止，炭纤维主要通过纺丝手段形成纤维形态，经煅烧后形成稳定的炭纤维材料。同时，在制备炭纤维过程中，不同制备前驱体也决定了炭纤维的性质。一般而言，聚合物制备的炭纤维相对比较稳定，然而，聚合物成本高，且对环境有一定的污染。因此，既要同时选择生物质材料又要控制炭纤维的形貌是一直具有挑战性的研究课题。
杨絮属于植物类花，是杨树的种子。春天是其果实的成熟期，果实开裂后，种子借助白絮在空中飘荡，寻找合适的生长地点，这是杨树繁殖后代的重要途径。随着树龄的增长，毛白杨结实量增加，白絮极易随风飘扬，因此形成了春天漫天飞杨絮的景观。杨絮四处飞扬，大街上杨絮到处散播会造成环境污染，合理处理杨絮且功能化是一个值得研究的问题。同时，杨絮由于其内部具有大量的纤维素，在显微镜下呈现纤维状结构。因此，利用简单、实用的方法合理的处理漫天的杨絮且高效的将其转化为炭纤维有着重要的现实意义和应用价值。
韩国专利（kr20140092154）介绍了一种沉积pan纤维的方法制备炭纤维，涉及到炭纤维领域。通过将pan纤维进行沉析方法形成炭纤维纸，孔隙度大，提高了纸张增强性，且提高了纸张的弹性系数。此方法具有重要的研究意义，但相对制备条件复杂，成本较高，可控性较差。
韩国专利（kr20140006099）介绍了一种石油为前驱体制备丙烯酸纤维，涉及到炭纤维领域。选用石油作为前驱体，通过分离石油的组分制备出羟苯化合物、脂肪酸、丙烯酸等，从而制备不同化学物的炭纤维。此方法具有重要的研究意义，对石油进行了合理的转化。然而，由于其相对制备条件复杂，成本较高，可控性较差，有待于选用低成本原料，制备条件简单化的炭纤维。
日本专利（wo2003087470）介绍了一种炭纤维与多孔炭相结合的方法制备燃料电池。此方法设计到结合反应，通过制备二次混合结合提高燃料电池性能。该方法得到的燃料电池的性能效果好，但耗用成本较高，且会混合不均匀，需开发一种成本低，混合均匀且高效的方法。
公开号为cn1598141的中国专利介绍了一种炭纤维纸及其制法。采用将分散剂、一次粘结剂、炭纤维丝混合物放入水中，打浆形成悬浮液，用常规湿法抄纸技术将悬浮液进行抄纸，将成型纸在二次粘结剂溶液中浸渍，浸渍后的碳纸在干燥，炭化。该发明具有制备工艺简单、电阻率低、强度高、可实现工业化生产的优点，且此方法制备过程简单、可循环使用。然而，对炭纤维的分散性与纸张的结合性以及比表面积等方法的突破仍有待于研究。
公开号cn102146641a的中国专利介绍了碳纳米管植入法改性炭纤维纸的制造工艺。通过先分散制备好的或商业化的碳纳米管，用酚醛树脂溶液作粘接剂，把分散好的碳纳米管均匀地涂覆在用传统方法制备的炭纸表面，碳纳米管就会被粘接到炭纸上，因为具有“钉扎作用”碳纳米管会垂直于附着的炭纸表面，再炭化；最后还可以用化学气相沉积的方法，通过沉积热解炭把碳纳米管牢固地固定在炭纸的表面。该发明可以大面积地、批量化地在炭纸表面植入碳纳米管，该方法不仅成本低，操作简单，而且可以显著地增加碳纳米管在炭纸表面的附着力，使得碳纳米管不易剥落，而且不会带入其它不利的元素。此方法需要涂覆、粘接再炭化的方式，使其不可控因素太多，有待于工艺简单化。
公开号cn204097670u的中国专利介绍了一种微细旦植物炭纤维低碳环保针织织物。本实用新型属于纺织产品技术领域，具体说是一种微细旦植物炭纤维低碳环保针织织物，以提花穿纱结合变化罗纹与变化平针的双层复合组织进行织造，其中，变化罗纹组织采用微细旦咖啡炭涤纶长丝与微细旦腈纶/微细旦粘胶混纺纱交替编织，变化平针组织采用微细旦咖啡炭涤纶长丝与氨纶丝在针盘编织，从而编织成双层复合组织。该实用新型通过原料的选择和合理的组织结构以及织造工艺路线，面料效果甚佳，手感极富弹性，色泽亮丽，体感尤其舒适，与体表温度一致时，舒适与温馨同时体现。外观光洁，少毛羽，品位高雅。并能够吸附空气中的异味，在烟气、酒气、臭气交杂的场合面料几乎不沾染气味，应用前景广阔。然而，此方法操作相对复杂，合成效率较低，重复性一般，需要考虑结合度等因素。有待于通过更简单直接的制备方法开发一种炭纤维材料。
综上所述，选用常见的漫天飞舞杨絮废弃物为前驱体，经过简单煅烧工艺制备炭纤维，简单制备工艺，省时节能、高效易产业化备受关注。基于此，本发明提出了一种杨絮基炭纤维的制备方法，选用杨絮为前驱体，经过简单的煅烧工艺，经不同温度及时间的煅烧，简单，高效的制备出杨絮基炭纤维。
技术实现要素：
本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种使用方便，灵活，高效的杨絮基炭纤维的制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种杨絮基炭纤维的制备方法，其特征在于：以杨絮为前驱体，经预处理过程后，在氮气保护下，高温700~1000℃煅烧1~3h后一步法得到杨絮基炭纤维；所述预处理过程包括蒸煮，去杂，碱活化和干燥。
所述预处理过程包括100℃下蒸煮1~3h，并去除杨絮中的杂质；然后选用质量分数为3%~5%koh溶液在常温下浸渍2~4h，碱活化过程使杨絮在保持纤维结构的同时提高了炭纤维的孔隙度；最后在50~100℃真空干燥箱内干燥1~3h。
更优的，所述预处理过程包括100℃下蒸煮3h，并去除杨絮中的杂质；然后选用质量分数为4%koh溶液在常温下浸渍4h；最后在80℃真空干燥箱内干燥2h。
更优的，煅烧温度为900℃，时间为1h。
更优的，煅烧温度为800℃，时间为2h。
本发明的有益效果是：该杨絮基炭纤维的制备方法，以天然杨絮为原料，原料丰富，节能减耗；在氮气保护下经高温煅烧过程快速，高效的形成稳定的炭纤维结构，合理利用了这一具有季节性的废弃材料，且拓宽了生物质能源转化为生物质基炭材料的应用；此外，煅烧方法是一种最简单的形成炭材料的制备工艺，该方法可以简单，可高效的将生物质转化为炭材料。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图1为本发明杨絮基炭纤维的显微镜图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
该杨絮基炭纤维的制备方法，以杨絮为前驱体，经预处理过程后，在氮气保护下，高温700~1000℃煅烧1~3h后一步法得到杨絮基炭纤维；所述预处理过程包括蒸煮，去杂，碱活化和干燥。得到的杨絮基炭纤维的显微镜图如附图1所示。
所述预处理过程包括100℃下蒸煮1~3h，并去除杨絮中的杂质；然后选用质量分数为3%~5%koh溶液在常温下浸渍2~4h，碱活化过程使杨絮在保持纤维结构的同时提高了炭纤维的孔隙度；最后在50~100℃真空干燥箱内干燥1~3h。
在碱活化后杨絮不但保持了原有的纤维结构，还提高了炭纤维的孔隙度，使得到的炭纤维的吸附能力更强，能够吸附更多容量的染料以及水中的重金属离子。
更优的，所述预处理过程包括100℃下蒸煮3h，并去除杨絮中的杂质；然后选用质量分数为4%koh溶液在常温下浸渍4h；最后在80℃真空干燥箱内干燥2h。
更优的，煅烧温度为900℃，时间为1h。
更优的，煅烧温度为800℃，时间为2h。
实施例1：
以杨絮为前驱体，100℃下蒸煮2.5h，并去除杨絮中的杂质；然后选用质量分数为3%koh溶液在常温下浸渍4h；最后在100℃真空干燥箱内干燥1h。在氮气保护下，高温700℃煅烧3h后一步法得到杨絮基炭纤维。
实施例2：
以杨絮为前驱体，100℃下蒸煮3h，并去除杨絮中的杂质；然后选用质量分数为4%koh溶液在常温下浸渍4h；最后在80℃真空干燥箱内干燥2h。在氮气保护下，高温800℃煅烧2h后一步法得到杨絮基炭纤维。
实施例3：
以杨絮为前驱体，100℃下蒸煮2h，并去除杨絮中的杂质；然后选用质量分数为5%koh溶液在常温下浸渍2h；最后在50℃真空干燥箱内干燥3h。在氮气保护下，高温900℃煅烧2h后一步法得到杨絮基炭纤维。
实施例4：
以杨絮为前驱体，100℃下蒸煮1h，并去除杨絮中的杂质；然后选用质量分数为5%koh溶液在常温下浸渍3h；最后在70℃真空干燥箱内干燥1.5h。在氮气保护下，高温800℃煅烧1h后一步法得到杨絮基炭纤维。
实施例5：
以杨絮为前驱体，100℃下蒸煮1.5h，并去除杨絮中的杂质；然后选用质量分数为4%koh溶液在常温下浸渍2.5h；最后在60℃真空干燥箱内干燥3h。在氮气保护下，高温900℃煅烧1h后一步法得到杨絮基炭纤维。