一种碳化纤维及其碳化方法技术

本发明专利技术提供一种碳化纤维，所述碳化纤维由碳化基布开松而成，所得到的碳化纤维，碳化率≥99.996%，碳化纤维的强度不匀率≤0.66%；所述碳化基布，抗静水压为512‑524mm/H2O；透气率为274‑280 L/(m

A Carbonized Fiber and Its Carbonization Method

【技术实现步骤摘要】
一种碳化纤维及其碳化方法
本专利技术涉及一种碳化纤维及其碳化方法，属于纤维碳化领域。
技术介绍
21世纪以来，为了满足人们对于纺织品功能性的需求，纤维素纤维的开发进入了蓬勃发展阶段，各大企事业单位和科研院校对纤维素的改进进行了大量的研究。公开号为CN106637505A公开了一种制备碳化硅纤维或织物的方法，将炭纤维、活性炭纤维或其织物、SiO2和Si按一定摩尔比，将SiO2和Si放置在刚玉反应舟的下部，上部放置炭纤维、活性炭纤维或其织物；将装有原料的反应舟放入反应器中，通入惰性气体Ar，升温，反应，在惰性气氛下冷却至室温，在室温用20％的HF溶液清洗后，在873-1073K下空气中煅烧2小时，得到碳化硅纤维或碳化硅织物。该方法制备成的碳化硅织物，解决了现有技术所获得的碳化硅纤维无法弯曲加工的技术问题，碳化硅织物的性能稳定，并没有解决防水性问题。公开号为CN101583747A的日本专利公开了一种碳化布的制造方法以及由其制得的碳化布，其机械性能稳定，化学性能也得到一定的提高，但采用的工艺复杂，生产过程不易控制，危险系数较高，实际应用受到限制，缺乏实用性。申请号CN201610680573.2公开了一种保暖透气帆布帐篷面料，其由涤纶纤维，木棉纤维，羊毛纤维，椰油酰二乙醇胺，甘露醇，羽毛粉，沸石粉，苯丙乳液，羟丙基甲基纤维素，改性淀粉溶胶组成。制备方法为在普通帆布基部上涂覆涂覆剂，干燥后得到帆布，虽然能够符合基本的使用要求，涂层稳定性和均匀度高，防水和防湿效果好，其透气性能较差。综上所述，结合以上现有专利以及公知常识，现有的碳化纤维/基布存在以下问题：（1）碳化率不能保证，且碳化效果不佳，强力损失严重；（2）防水性或透气性能不能同时得到提高，应用前景受限。
技术实现思路
本专利技术为解决以上技术问题，针对现有技术的不足之处，提供一种碳化纤维及其碳化方法，以实现以下专利技术目的：（1）本专利技术得到的碳化纤维，碳化率高，可以降低碳化纤维在碳化过程中的强度损失；（2）本专利技术的碳化纤维所需原料碳化基布透气性能好，拒水性能高，体现了优越的透气、防水性能。为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案如下：一种碳化纤维，所述碳化纤维由碳化基布开松而成，所得到的碳化纤维，碳化率≥99.996%，碳化纤维的强度不匀率≤0.66%。以下是对上述技术方案的进一步改进：所述碳化基布,抗静水压为512-524mm/H2O。所述碳化基布，透气率为274-280L/(m2.S),洗涤50次后，透气率为279-303L/(m2.S)。本专利技术还提供了一种碳化纤维的制备方法，所述碳化纤维的制备方法，包括原材准备、基布的制备和碳化活化。所述碳化活化，包括低温碳化；所述低温碳化，初始炉温为155℃，8℃/min的升温速率，升温到255℃，恒温20min后升到290℃，冷却至温度45-55℃。所述碳化活化，包括浸渍液浸渍；所述浸渍液浸渍，采用220MHZ的微波处理3min后，加入浸渍液，搅拌均匀，然后在程序升温的同时，采用频率为12.6Hz、电场强度为1.24kV/cm进行脉冲电场处理。所述程序升温过程：第一段采用低速升温，升温至80-85℃，升温速度为0.5℃/min；第二段以中速升温至150-160℃，升温速度为9℃/min；第三段以高速升温至220-235℃，升温速度为12℃/min，并保温10分钟后，快速降温至80-90℃。所述碳化活化，包括活化；所述活化，初始温度设为365℃，以8-10℃/min的升温速率升温至470℃，恒温10min同时喷水蒸气处理，喷水蒸气速率为7.5L/min，再干燥。所述原材准备，所述原材，选择用Lyocell纤维；所述Lyocell纤维，规格为：线密度为1835-1900dtex，强力为88.6-90.5N，66.6N定伸为3.3-4.6%，73.6N定伸为4.1-4.6%，断裂伸长率6.7-7.5%，强力不匀率2.0-2.2%，断伸不匀率5.5-5.8%，干热收缩率（177℃.10min.0.05CN/dtex）为0.4-0.5%。将碳化基布按照常规方法进行开松处理，可以得到碳化纤维，所得到的碳化纤维，张力稳定。本专利技术还提供一种碳化纤维在吸附材料中的应用：本专利技术的制备方法得到的碳化纤维，可以应用于吸附材料，应用于水处理等过滤领域。采用上述技术，本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术得到的碳化纤维，碳化率≥99.996%，碳化纤维的强度不匀率≤0.66%；（2）将本专利技术的碳化纤维所需原料碳化基布（厚度规格为2.0mm）按照ASTMD737中所述的方法对透气性能进行检测，透气率为274-280L/(m2.S),洗涤50次后，透气率为279-303L/(m2.S)；（3）本专利技术的碳化纤维，所需原料碳化基布的抗静水压为512-524mm/H2O，体现了碳化纤维优越的防水性能。具体实施方式以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1一种碳化纤维及其碳化方法（1）原材准备所述原材，选择用Lyocell纤维；所述Lyocell纤维，为Lyocell工业长丝，规格为：线密度为1900dtex，强力为90.5N，66.6N定伸为4.6%，73.6N定伸为4.6%，断裂伸长率7.5%，强力不匀率2.1%，断伸不匀率5.77%，干热收缩率（177℃.10min.0.05CN/dtex）为0.5%。（2）基布的制备将上述纤维按照赛络纺工艺采用喷气织机或箭杆织机进行织布，然后经过常规的烧毛，退浆、煮练、漂白，丝光，染色，氨熏，氧化，水洗，烘干和预缩工艺，得到基布。织布时，经密设定80-85根/米，纬密设定20-30根/米。（3）碳化活化将上述基布进行碳化活化处理，具体为：1）将上述基布放入低温热处理炉中进行低温碳化，低温热处理炉初始炉温设为155℃，然后以8℃/min的升温速率升温到255℃，恒温20min后升到290℃，进入冷却环节，冷却至温度50℃；2）将步骤1）得到的基布用浸渍液浸渍处理，处理方法具体为：采用220MHZ的微波处理3min后，加入浸渍液，搅拌均匀，然后程序升温的同时，采用频率为12.6Hz、电场强度为1.24kV/cm进行脉冲电场处理。程序升温过程：第一段采用低速升温，升温至81℃，升温速度为0.5℃/min；第二段以中速升温至150℃，升温速度为9℃/min；第三段以高速升温至220℃，升温速度为12℃/min，并保温10分钟后，然后快速降温至80℃。所述浸渍液，包括环状磷酸基团、三乙醇胺、尿素改性三聚氰胺和水，质量比为10:5:3:50，制备方法为：先将环状磷酸基团、三乙醇胺和水配制成溶液，再加入尿素改性三聚氰胺，搅拌而成。所述的环状磷酸基团，由多聚磷酸、季戊四醇、活性助剂、碳酸钾和三聚氰胺磷酸盐组成；所述的环状磷酸基团的制备方法为：A常温下，按照摩尔比11:1的比例将多聚磷酸与季戊四醇混合，依次加入质量比50%的活性助剂和质量百分占比为25%的碳酸钾粉末，整个过程采用惰性气体进行绝氧处理，均匀搅拌，升温至30℃，反应2.2h，再继续升温至48℃，恒温反应12h；所述的活性助剂为二氯甲烷、航空煤油、甲苯和硅酸钠，质量比为2:3:1:5。B冷却、抽滤、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化纤维，其特征在于，所述碳化纤维由碳化基布开松而成，所得到的碳化纤维，碳化率≥99.996%，碳化纤维的强度不匀率≤0.66%。

【技术特征摘要】
1.一种碳化纤维，其特征在于，所述碳化纤维由碳化基布开松而成，所得到的碳化纤维，碳化率≥99.996%，碳化纤维的强度不匀率≤0.66%。2.根据权利要求1所述的一种碳化纤维，其特征在于，所述碳化基布，透气率为274-280L/(m2.S),洗涤50次后，透气率为279-303L/(m2.S)。3.一种碳化纤维的制备方法，其特征在于，所述碳化纤维的制备方法，包括原材准备、基布的制备和碳化活化。4.根据权利要求3所述的一种碳化纤维的制备方法，其特征在于，所述基布的制备，经密设定80-90根/米，纬密设定10-50根/米。5.根据权利要求4所述的一种碳化纤维的制备方法，其特征在于，所述碳化活化，包括低温碳化；所述低温碳化，初始炉温为155℃，8℃/min的升温速率，升温到255℃，恒温20min后升到290℃，冷却至温度45-55℃。6.根据权利要求5所述的一种碳化纤维的制备方法，其特征在于，所述碳化活化，包括浸渍液浸渍；所述浸渍液浸渍，采用220MHZ的微波处理3min后，加入浸渍液，搅拌均匀，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令孝，王雅文，
申请(专利权)人：孔令孝，王雅文，
类型：发明
国别省市：河北,13