聚丙烯腈基活性中空炭纖維的制備和性能的研究.pdf

1、本課題以聚丙烯腈(PAN)中空纖維為前驅(qū)體，對PAN基活性中空炭纖維的預氧化、炭化、活化制備條件和性能進行了系統(tǒng)的研究。研究了PAN-ACHF的制備條件對炭纖維結構和性能的影響；以KOH為活化劑，制備出具有超大比表面積的PAN-ACHF；考察了結構與性能間的關系，對PAN基中空活性炭纖維的孔結構和性能進行表征；運用等離子表面改性處理技術，對PAN炭纖維表面鍍銅的工藝和機理進行了研究。主要研究結果如下： 1．研究了預氧化條件對炭纖

2、維結構和性能的影響。預氧化溫度有適當?shù)姆秶?，溫度過低氧化不充分，溫度過高氧化過度。時間對預氧化程度的影響和溫度具有互補互換性。隨著溫度的提高和時間的延長，ACHF對碘和亞甲基蘭的吸附量總體呈先增大后降低。隨著升溫速率的降低，活化得率明顯提高；對碘和亞甲基蘭的吸附量影響不大。最合適的預氧化條件為：溫度250℃、時間2hr、升溫速率5℃/min。 2．研究了炭化過程對PAN-ACHF結構和性能的影響。炭化溫度對活性炭纖維的得率和吸附

3、性能的影響顯著。隨著炭化溫度的增加，炭化得率迅速下降；且變化規(guī)律基本一致；隨溫度的比表面積增加，總體呈先增后降，在900℃時達最大值。炭化時間對活化絲的影響與溫度基本一致，活化絲的比表面積和吸附性能在炭化時間為60min達到最大值。隨升溫速率的增加，活化得率明顯下降，比表面積，及對碘和亞甲基蘭的吸附量均呈增加趨勢。最佳的炭化條件為：溫度900℃，時間1hr，升溫速率30℃/min。 3．研究了CO<,2>法活化條件對PAN-AC

4、HF結構和性能的影響?；罨瘻囟群蜁r間對活化收縮率的影響不大?；罨瘻囟葘CHF活化得率的影響非常顯著，隨著活化溫度的增加，活性炭纖維的活化得率迅速下降；溫度對比表面積和吸附性能的影響有相同的趨勢，隨溫度的增加先升后降，在950℃有最大值。CO<,2>活化法制備PAN-ACHF，活化時間對結構和性能影響顯著，且時間和溫度有互補性。CO<,2>法最佳活化條件為溫度950℃，時間60min。 4．研究了KOH法活化條件對PAN-ACH

5、F結構和性能的影響。活化絲的比表面積隨KOH溶液濃度的增加而迅速增加；亞甲基蘭和碘的吸附值與比表面積的影響變化規(guī)律相同?；罨z的比表面積和得率受活化溫度的影響顯著，在850℃之前，活化絲的比表面積隨溫度的升高而迅速增加；在850℃處出現(xiàn)峰值，比表面積達到2000m<'2>/g；超過850℃后，比表面積有所下降。活化絲的比表面積受活化時間的影響呈先增后降的趨勢；活化得率隨活化時間的延長而不斷下降。KOt{法最佳活化條件為：浸漬時間12小時

6、，KOH溶液濃度50﹪，溫度850℃，時間60min。 5．對兩種活化方法制得的樣品進行孔結構的表征。KOH活化法活化的三個樣品，隨活化程度的提高，比表面積和總孔容都明顯增大，而孔徑分布差別不大，絕大多數(shù)孔是≤2nm的微孔，孔徑大多集中在0.8nm左右：CO<,2>活化法活化的樣品其孔徑分布與KOH法活化的樣品相似，平均孔徑大多在2.2nm左右。 6．研究PAN-CHF的化學鍍銅條件和等離子體表面改性處理對鍍銅層的影響。