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| 二、活性炭纖維主要生產(chǎn)技術(shù) |
目前活性炭纖維的生產(chǎn)主要是聚丙烯腈基和瀝青基、黏膠基，其他炭纖維很少，下面以3種生產(chǎn)工藝技術(shù)為主進(jìn)行介紹。
1.瀝青基活性炭纖維生產(chǎn)工藝
瀝青基活性炭纖維又分為通用型瀝青基活性炭纖維和高性能瀝青基活性炭纖維2種。
1.1通用型瀝青基活性炭纖維生產(chǎn)工藝
先將石油瀝青進(jìn)行調(diào)制處理和熔融紡絲，再進(jìn)行碳化處理即得炭纖維。通用型瀝青基活性炭纖維一般只能用作復(fù)合材料增強(qiáng)劑、吸附劑、文體用品等，因此對(duì)瀝青的預(yù)處理沒有太高的要求。
1.2高性能瀝青基活性炭纖維生產(chǎn)工藝
高性能瀝青基活性炭纖維的生產(chǎn)原料為中間相瀝青，選擇中間相瀝青的生產(chǎn)方法主要根據(jù)原料的性質(zhì)、組成來確定，對(duì)氮、氧、硫含量較高的原料需進(jìn)行預(yù)處理；對(duì)組分輕的原料要進(jìn)行改質(zhì)使其縮聚。熱聚合工序是生產(chǎn)中間相瀝青的關(guān)鍵工序，其工藝條件是研究的重點(diǎn)。以中間相瀝青為原料制備瀝青基活性炭纖維的方法如下：中間相瀝青經(jīng)熔融紡絲制成瀝青纖維，瀝青纖維進(jìn)行不熔化處理制成不熔化瀝青纖維，不熔化瀝青纖維經(jīng)碳化和石墨化處理制成高性能瀝青基炭纖維，最后把瀝青基炭纖維活化就可以生產(chǎn)出高性能瀝青基活性炭纖維。由于瀝青基活性炭纖維生產(chǎn)項(xiàng)目投資大、風(fēng)險(xiǎn)大、技術(shù)受封鎖等原因，所以中國(guó)國(guó)內(nèi)瀝青基活性炭纖維工業(yè)發(fā)展緩慢。
2.聚丙烯腈(PAN)基活性炭纖維生產(chǎn)工藝
2.1聚丙烯腈基活性炭纖維生產(chǎn)工藝概況
聚丙烯腈基活性炭纖維的結(jié)構(gòu)是無定形石墨碳，含有六角碳層，碳層中有各種尺寸的縫隙，而且從小縫隙到大縫隙依次排列。由聚丙烯腈原絲制備聚丙烯腈基活性炭纖維的工藝流程如下：PAN原絲→預(yù)氧化→700℃ 以下碳化→高于700℃碳化、活化同時(shí)進(jìn)行→表面處理→卷取→聚丙烯腈基活性炭纖維。
2.2黏膠基活性炭纖維的生產(chǎn)工藝
制備黏膠基活性炭纖維的生產(chǎn)工序如下：黏膠基纖維→水洗→催化浸漬→碳化→活化→表面處理→黏膠基活性炭纖維。第1階段：溫度為25-150℃，脫除物理吸附的水分，有利于高溫脫除結(jié)構(gòu)水。第2階段：溫度為150-240℃，脫除分子結(jié)構(gòu)內(nèi)的水，生成羰基、酮基、烯醇基或羧基的鏈段。溫度為240-400℃時(shí)為激烈反應(yīng)區(qū)，主要是2個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)。一是1，4一苷基熱裂解生成脫水環(huán)，1，6一苷基脫水生成左旋葡萄糖，并在較高溫度下轉(zhuǎn)化為焦油；二是脫水纖維素環(huán)進(jìn)一步深層次脫水生成脫水纖維素，環(huán)內(nèi)熱穩(wěn)定性差的C-C和C-O熱裂解生成C4殘鏈。第3階段：溫度為400-700℃，C4殘鏈芳構(gòu)化，縮聚為6個(gè)碳原子的石墨層片，當(dāng)溫度高于700℃時(shí)，縮聚層面迅速擴(kuò)大，排列逐步有序化，轉(zhuǎn)化為亂層石墨結(jié)構(gòu)。
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