專利名稱：：高斷裂強(qiáng)度及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及改進(jìn)的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，具體說，本發(fā)明涉及一種高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法。
背景技術(shù)：
：活性碳是一種很細(xì)小的碳粒，有很大的表面積，而且碳粒中還有更細(xì)小的孔——毛細(xì)管。這種毛細(xì)管具有很強(qiáng)的吸附能力，由于碳粒的表面積很大，所以能與氣體(雜質(zhì))充分接觸。當(dāng)這些氣體(雜質(zhì))碰到毛細(xì)管被吸附，起凈化作用。因此，活性碳被產(chǎn)泛地應(yīng)用于化學(xué)防護(hù)及環(huán)境保護(hù)等各方面。傳統(tǒng)的活性碳的形態(tài)都以粉末或顆粒為主，在應(yīng)用時(shí)，常受其形態(tài)的限制。因此，近年來，以纖維材料作為前軀體制成纖維狀或織物狀的活性碳的開發(fā)研究應(yīng)運(yùn)而生，因?yàn)檫@種形態(tài)的活性碳具有易于成形并保持各種形狀的特性，因而得以適用于各種用途，如應(yīng)用于化學(xué)、醫(yī)療或軍事防護(hù)、防毒衣、防毒面具等等。纖維狀活性碳較脆，伸長率低于3%，若采用梳棉、紡紗或織布等過程，容易斷裂，因此，僅適用于纖維束成型、無紡布及制紙等方式，而不適合編織成布；因而，有人直接用纖維織物為前驅(qū)體加以處理成為織物狀活性碳即活性碳纖維布。活性碳纖維布可分為木質(zhì)素系、酚樹脂系、瀝青系及聚丙烯腈系等，然而，木質(zhì)素系、酚樹脂系、瀝青系等活性碳纖維布，因?yàn)槠浔旧頂嗔褟?qiáng)度及斷裂伸長率不佳，導(dǎo)致活性碳纖維布耐洗性、抗拉強(qiáng)力、彈性度很差，長久以來一直無法接近一般紡織品的特性，如棉布等，始終無法滿足軍用防毒服、民用衣著服裝類及寢具類等紡織品用途要求，然而，聚丙烯腈系的活性碳纖維布，因具有良好的紡織品特性、成本也居中，因此最適合開發(fā)應(yīng)用。此外20世紀(jì)90年代末期至今，具有負(fù)離子、遠(yuǎn)紅外線功能的整理劑，采用后整理工藝添加到紡織品布料上，在市場上已被廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)外研究證實(shí)其具有保健功效，然而，傳統(tǒng)的負(fù)離子、遠(yuǎn)紅外線型紡織品一般在沒有負(fù)離子、或低遠(yuǎn)紅外線發(fā)射功能的普通織物中，利用適當(dāng)?shù)募徑z工藝或后整理工藝添加具有負(fù)離子、遠(yuǎn)紅外線發(fā)射功能的添加劑，如電氣石、蛋白石、硅藻土粉末等，起到一定負(fù)離子、遠(yuǎn)紅外線的發(fā)射功能，因此，傳統(tǒng)的負(fù)離子、遠(yuǎn)紅外線型紡織品的負(fù)離子、遠(yuǎn)紅外線效果與添加劑的含量以及添加劑在織物中的附著程度有很大關(guān)系，如果添加劑在織物的多次洗滌中有所損失，則相應(yīng)的功能就會大大下降，如據(jù)文獻(xiàn)才艮道，水洗20次到30次后，傳統(tǒng)負(fù)離子、遠(yuǎn)紅外線型紡織品的性能均降到了原來指標(biāo)的1/3以下，水洗50次后，則基本失去了原有的性能，因此，開發(fā)具有永久性負(fù)離子、遠(yuǎn)紅外線功效的聚丙烯腈系活性碳纖維布，能使其在紡織品市場應(yīng)用更加廣泛。美國專利6156287公開了一種聚丙烯腈系活性碳纖維布的制備方法，該方法以聚丙烯腈系氧化纖維布作為原料，在700-1000。C溫度范圍內(nèi)，加熱一分鐘至一小時(shí)，并在加熱過程中導(dǎo)入含水分的二氧化碳?xì)怏w，使聚丙烯腈系氧化纖維布活化；在熱處理爐處理時(shí)，聚丙烯腈系氧化纖維布的經(jīng)紗，以張力滾筒組支撐，以能按照預(yù)定的數(shù)值，限制經(jīng)紗的縮率，而聚丙烯腈系氧化纖維布的綽紗，以兩個(gè)煒紗張力控制裝置支撐，可變換間隔距離調(diào)整綽紗張力，以能按照預(yù)定的數(shù)值，限制綿紗的縮率，控制在期望值的范圍內(nèi)，比較優(yōu)選的是，PAN系纖維布的經(jīng)綽紗縮率，是浮皮控制在30%的范圍以內(nèi)。然而，該方法使用含水分的二氧化碳?xì)怏w作為活化氣體活化聚丙烯腈系氧化纖維布，并且在1000。C左右的高溫碳活化反映環(huán)境過程中限制經(jīng)綿紗的縮率，其綿紗張力控制裝置的機(jī)械材料及傳動(dòng)才幾構(gòu)等組件在連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，難以長時(shí)間承受如此高溫碳活化的反應(yīng)環(huán)境而產(chǎn)生變形或損壞，從而影響生產(chǎn)質(zhì)量，因此該方法制得的聚丙烯腈系活性碳纖維布的斷裂強(qiáng)度以及斷裂伸長率并不令人滿意，且很難達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量無法穩(wěn)定。因此，需要一種長時(shí)間且連續(xù)大批量穩(wěn)定生產(chǎn)活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，并解決聚丙烯腈系活性碳纖維布的斷裂強(qiáng)度以及斷裂伸長率不好，從而影響在紡織品應(yīng)用上的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，改善活性碳纖維布斷裂強(qiáng)力以及斷裂伸長率不好的缺點(diǎn)，該目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)a)提供聚丙烯腈系氧化纖維布；b)提供具有至少四個(gè)反應(yīng)區(qū)域的熱處理爐，所述熱處理爐設(shè)置有進(jìn)料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)；c)提供活化氣體水蒸氣和二氧化碳；d)使聚丙烯腈系氧化纖維布進(jìn)行碳活化反應(yīng)；其特征在于，使用進(jìn)料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)控制聚丙烯腈系氧化纖維布在碳活化過程中的經(jīng)向超喂量為15至40%。所述聚丙烯腈系氧化纖維布，使用市售大量生產(chǎn)的聚丙烯腈(Polyacrylonitrile，PAN)系氧化纖維束或短纖維，經(jīng)過紡紗及織布等工藝步驟后，制成的聚丙烯腈系氧化纖維布。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述聚丙烯腈系氧化纖維布在碳活化過程中的經(jīng)煒向自然收縮達(dá)到無張力狀態(tài)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述聚丙烯腈系氧化纖維布的緯向自然縮率控制在25至50%。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在活碳化過程中，將水蒸氣導(dǎo)入熱處理爐的第一至第四區(qū)域內(nèi)平均分布，將二氧化碳導(dǎo)入熱處理爐的第四區(qū)域內(nèi)作修正補(bǔ)償。所述水蒸氣/二氧化碳的重量比為5至35。所述碳活化反應(yīng)的反應(yīng)溫度為800至110(TC，優(yōu)選為卯0至1005。C;反應(yīng)時(shí)間為5至50分鐘。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，于爐內(nèi)加裝數(shù)個(gè)布面支撐架(可為架子、網(wǎng)、棒、線、板或其它形式的金屬或非金屬耐高溫材料)來支撐布面，維持布面平整度。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述熱處理爐還設(shè)有進(jìn)料口和出料口。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述進(jìn)料口和出料口使用二氧化碳作為氣封氣體，所述氣封氣體流速優(yōu)選為0.02至0.8m/s。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，熱處理爐的進(jìn)料口和出料口設(shè)有滌氣裝置，所述滌氣裝置的抽氣流速優(yōu)選為l至10m/s,將爐內(nèi)碳活化反應(yīng)所產(chǎn)生的副產(chǎn)物廢氣抽離。本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供一種如上述連續(xù)制備方法得到的本發(fā)明得到的高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布，所述活性碳纖維布的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率85至89%,負(fù)離子濃度4010至5700個(gè)/cm3，甚至在經(jīng)數(shù)次酸(例如10重量％的氫氟酸)洗之后仍能保持相似的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率82至86%和負(fù)離子濃度4730至6190個(gè)/cm3。本發(fā)明所提供的活性碳纖維布的比表面積為500至1500m2/g;經(jīng)向斷裂強(qiáng)力為90至300N、經(jīng)向斷裂伸長率為20至50。/Q;瑋向斷裂強(qiáng)力為40至150N、纟韋向斷裂伸長率為30至60%。本發(fā)明所提供的活性碳纖維布的碳含量>80重量％、氮含量為4至7重量%、平均孔徑〈30A、總孔體積X).08cmVg。本發(fā)明的上述特征及目標(biāo)將在下文內(nèi)完整說明，并以實(shí)施例具體描述本發(fā)明。圖l為本發(fā)明高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法的工藝示意圖。具體實(shí)施例方式根據(jù)圖1，制備本發(fā)明聚丙烯腈系氧化纖維布的設(shè)備包括熱處理爐1，其具有至少四個(gè)加熱區(qū)域2(為圖l中虛線部分均分為四區(qū)域)，各區(qū)域具有多個(gè)管路，活化氣體經(jīng)由這些管路通入熱處理爐2中。熱處理爐l設(shè)有進(jìn)料機(jī)構(gòu)M1和出料機(jī)構(gòu)M2。熱處理爐1設(shè)有進(jìn)料口3和出料口4，進(jìn)料口3使用二氧化碳作為氣封氣體并設(shè)有滌氣裝置，出料口4使用二氧化碳作為氣封氣體并設(shè)有滌氣裝置，所述滌氣裝置能定量排除爐內(nèi)活化反應(yīng)廢氣。熱處理爐1還設(shè)有數(shù)個(gè)布面支撐架5(圖l中為棒形式的金屬或非金屬耐高溫材料)來支撐布面。本發(fā)明連續(xù)制備高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的方法包含a)提供聚丙烯腈系氧化纖維布；b)提供具有至少四個(gè)反應(yīng)區(qū)域的熱處理爐，所述熱處理爐設(shè)置有進(jìn)料才幾構(gòu)和出剩-才幾構(gòu)；c)提供活化氣體水蒸氣和二氧化碳；d)使聚丙烯腈系氧化纖維布進(jìn)行碳活化反應(yīng)；其特征在于，使用進(jìn)料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)控制聚丙烯腈系氧化纖維布在碳活化過程中的經(jīng)向超喂量為15至40%。根據(jù)本發(fā)明方法，可使用市售大量生產(chǎn)的聚丙烯腈(Polyacrylonitrile，PAN)系氧化纖維束或短纖維，例如美國Zoltek^^司生產(chǎn)的Pyron系列、英國SGLGroup公司生產(chǎn)的Panox系列、日本TohoTenax公司生產(chǎn)的Pyromex系列，該等氧化纖維的體密度在1.34g/m3以上，線密度在1.6dtex以上，碳含量在50重量％以上，極限氧指數(shù)(LimitingOxygenIndex,LOI)在40以上，再經(jīng)過紡紗及織布等工藝步驟后，制成的聚丙烯腈系氧化纖維布，該布料氧化纖維含量為100重量％，重量在250g/m2以上，優(yōu)選300至400g/m2。聚丙烯腈系氧化纖維是將聚丙烯腈(Polyacrylonitrile，PAN)纖維經(jīng)由一種名為預(yù)氧化的反應(yīng)工序加工而成的氧化纖維，在預(yù)氧化反應(yīng)過程中PAN纖維發(fā)生了大分子鏈內(nèi)環(huán)化和鏈間交聯(lián)，逐步由熱塑性PAN線形大分子鏈轉(zhuǎn)化為非塑性耐熱梯型結(jié)構(gòu)，具有拉伸強(qiáng)度高、防火耐熱、抗酸堿等特性。根據(jù)本發(fā)明方法，聚丙烯腈系氧化纖維布是氧化纖維先紡成紗后再經(jīng)將水蒸氣導(dǎo)入熱處理爐的第一至第四區(qū)域內(nèi)，將二氧化碳導(dǎo)入熱處理爐的第四區(qū)域內(nèi)，水蒸氣/二氧化碳的重量比為5至35,進(jìn)行約5至50分鐘的碳活化反應(yīng)。在進(jìn)行碳活化連續(xù)反應(yīng)過程中，反應(yīng)溫度使得氧化纖維原本的梯型結(jié)構(gòu)會向亂層石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，此轉(zhuǎn)化過程中較小的梯型結(jié)構(gòu)單元進(jìn)一步進(jìn)行交聯(lián)及縮聚且伴隨熱裂解釋放出許多小分子副產(chǎn)物，因此布料將會自然收縮，同時(shí)，纖維本身的非碳元素氫、氮、氧逐步被驅(qū)離，碳元素含量逐步增加固定下來，活化氣體反應(yīng)作用使得纖維毛細(xì)孔結(jié)構(gòu)逐漸形成增多，此一鉆孔效果，造成纖維產(chǎn)生了孔隙，因此，隨著碳活化反應(yīng)時(shí)間的增加及溫度的增高，而孔隙的數(shù)量也明顯提升，纖維孔隙越多其比表面積也越大，相反的布料的強(qiáng)度也會降低，最終可生成含碳量在80重量％以上、比表面積(BET)在500至1500mVg、氮含量在4至7重量％、平均孔徑〈30A、總孔體積>0.08cmVg的活性碳纖維布。由上述說明可知聚丙烯腈系氧化纖維布在高溫碳活化反應(yīng)中，會產(chǎn)生自然收縮現(xiàn)象，碳活化越程度越高則縮率越大，因此，本發(fā)明方法的創(chuàng)造性步驟在于，可經(jīng)由調(diào)控進(jìn)料機(jī)構(gòu)的喂布速度與出料機(jī)構(gòu)的收布速度，而達(dá)成控制聚丙烯腈系氧化纖維布的經(jīng)絆向收縮度，具體說，就是當(dāng)布料經(jīng)向喂布速度大于收布速度約15至40%的超喂布量時(shí)，可滿足碳活化反應(yīng)中的布料經(jīng)向自然收縮現(xiàn)象，并使得布料處于本身布重產(chǎn)生的微張力或無張力狀態(tài)下，讓布沖+煒向自然收縮，縮率約為25至50%，如此可減少纖維間的空隙，增加吸附過濾效果，此可提供具有高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布，經(jīng)向斷裂強(qiáng)力為卯至300N、經(jīng)向斷裂伸長率為20至50%、綿向斷裂強(qiáng)力為40至150N、綿向斷裂伸長率為30至60%。根據(jù)上述本發(fā)明方法，聚丙烯腈系氧化纖維布于無張力狀態(tài)下進(jìn)行碳活化生產(chǎn)，布料會因本身重量產(chǎn)生下垂至爐底而造成質(zhì)量問題，因此，為解決此問題，在爐內(nèi)設(shè)置了數(shù)個(gè)布面支撐架(可為架子、網(wǎng)、棒、線、板或其它形式的金屬或非金屬耐高溫材料)來支撐布面，如此可維持布面產(chǎn)出平整。此外，在高溫碳活化制程中，聚丙烯腈(PAN)系氧化纖維布因熱裂解反應(yīng)會逸出大量的小分子而產(chǎn)生自燃現(xiàn)象，而氧化纖維布本身存在的空氣會隨布料運(yùn)行進(jìn)入爐內(nèi)，再者因濃差作用下爐外空氣也可能會滲入到爐內(nèi)等因素，為了避免其影響碳活化氣氛從而影響產(chǎn)品質(zhì)量，都會采用惰性氣體來作為氣封氣體，一般揭露的作法都是采用氮?dú)?、氦氣、氬氣或其組合等惰性氣體來作為氣封氣體。根據(jù)本發(fā)明方法，所述熱處理爐設(shè)置了進(jìn)料口和出料口，并釆用二氧化碳作為氣封氣體，氣封氣體流速在0.02至0.8m/s之間調(diào)節(jié)，因?yàn)槎趸际嵌栊詺怏w也是碳活化制程中所使用的活化氣體，因此，除了能解決上述的效果外，也有穩(wěn)定生產(chǎn)質(zhì)量、不需額外提供其它惰性氣體供應(yīng)設(shè)備、成本較其它惰性氣體便宜、取得容易、供應(yīng)穩(wěn)定充足等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)上述發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)，在熱處理爐設(shè)置的進(jìn)料口和出料口增加了滌氣裝置，調(diào)控抽氣流速在l至10m/s之間調(diào)節(jié)，將爐內(nèi)碳活化反應(yīng)所產(chǎn)生的副產(chǎn)物廢氣瞬時(shí)抽離，送入滌氣過濾裝置達(dá)到環(huán)保功效，因此，定量瞬時(shí)排除爐內(nèi)碳活化反應(yīng)廢氣，不讓廢氣聚集冷凝形成焦油，使?fàn)t內(nèi)活化氣體形成持續(xù)且穩(wěn)定的活化反應(yīng)環(huán)境，是穩(wěn)定質(zhì)量、穩(wěn)定生產(chǎn)的重要本發(fā)明的第二個(gè)目的是由上述方法制備得到的具有高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布。根據(jù)本發(fā)明方法，可以得到具有優(yōu)良性質(zhì)的活性碳纖維布，具有下列規(guī)格比表面積(BET)為500至1500m々g、經(jīng)向斷裂強(qiáng)力為90至300N、經(jīng)向斷裂伸長率為20至50%、綿向斷裂強(qiáng)力為40至150N、煒向斷裂伸長率為30至60%、碳含量>80重量％、氮含量為4至7重量％、平均孔徑〈30A、總孔體積為X).08cmVg。由此可見，由本發(fā)明改進(jìn)的方法得到的活性)暖纖維布特別具有高的斷裂強(qiáng)度及斷裂伸長率，可用于實(shí)際量產(chǎn)，達(dá)到市場要求質(zhì)量。同時(shí)，本發(fā)明得到的活性碳纖維布的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率85至89%,負(fù)離子濃度4010至5700個(gè)/cm3,甚至經(jīng)酸洗處理去除無機(jī)物質(zhì)之后，仍能保持相似的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率82至86%和負(fù)離子濃度4730至61卯個(gè)/cm3，證實(shí)其功能是永久存在的。在下文中，以實(shí)施例和對比例為基礎(chǔ)更具體地描述本發(fā)明，其中所采用的量測儀器及方法分別如下(A)斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定方法1.測試標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3923.1-1997《機(jī)織物斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長的測定(條樣法)》進(jìn)行測定。2.定義a，拉力在規(guī)定的條件下進(jìn)行的拉伸試驗(yàn)過程中，試樣被拉斷記錄的最大力b.斷裂伸長率對應(yīng)于拉力的伸長率。3.測定儀器高鐵科技公司，伺服控制拉力試驗(yàn)機(jī)，型號AI-7000S。4.試樣距布邊至少15cm處剪取兩組試樣，一組為經(jīng)向或縱向試樣，另一組為絆向或橫向試樣。每組式樣至少剪取五塊，每塊試樣的有效寬度為50mm(不包括毛邊)，有效長度為250mm。5.隔距長度設(shè)定200mm6.拉伸速度設(shè)定100mm/min7.夾持試樣在夾鉗中心位置夾持試樣，以保證拉力中心線通過夾鉗的中點(diǎn)。試樣采用松式夾持。6)測定開啟試驗(yàn)儀，拉伸試樣至斷脫。記錄斷裂強(qiáng)力(單位N)和斷裂伸長率(單位％)。(B)比表面積BET的測定方法1.測試標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5816-1995《催化劑和吸附劑表面積測定法》進(jìn)^f于測定。2.比表面積《義器美國MicromeriticsInstrument公司制造Tristar3000型。3.根據(jù)使用氮吸附的BET法，測定樣品在相對壓力P/P。-0.20下的比表面積值。(C)遠(yuǎn)紅外線發(fā)射率的測定方法1.測試標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)FZ/T64010-2000《遠(yuǎn)紅外紡織品》進(jìn)行測定。2.試驗(yàn)儀器a.紅外光語儀光譜范圍4600cm-l至400cm-l，波數(shù)精度O.Olcm-l,分辨率4cm-l。b.黑體爐有效發(fā)射率>0.998，光欄孔徑不小于10mm。3.試樣從遠(yuǎn)紅外樣品上，距布邊至少10cm處剪取尺寸為2cmx2cm。從相應(yīng)非遠(yuǎn)紅外樣品上剪取2cmx2cm樣品，作為對比樣。分別將試樣和對比樣粘在銅片上。4.測試方法將試樣和對比樣;故入烘箱中，溫度10(TC，烘2小時(shí)。將試樣放入黑體爐內(nèi)升溫至100。C，測出試樣法向發(fā)射曲線。將對比樣力丈入黑體爐內(nèi)，升溫至10(TC，測出對比樣的法向發(fā)射曲線。計(jì)算結(jié)果計(jì)算出試樣和對比樣8至15nm波段的法向發(fā)射率，以試樣法向發(fā)射率減去對比樣法向發(fā)射率的差值作為法向發(fā)射率的提高值。(D)負(fù)離子濃度的測定方法1.測試標(biāo)準(zhǔn)由上海市紡織工業(yè)技術(shù)監(jiān)督所，根據(jù)其制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SFJJ-QWX25-2006《負(fù)離子濃度檢測細(xì)則》進(jìn)行測定。(E)氮、碳元素含量的測定方法1.元素分析儀器意大利CarloErba公司(現(xiàn)在屬于美國的熱電公司ThermoElectron)制造，型號EAlllO，有機(jī)元素分析儀進(jìn)行測定。(F)孔直徑的測定方法1.測定4義器美國MicromeriticsInstrument7>司制造Tristar3000型。2.根據(jù)BHJ氮吸附孔徑分布法，測定樣品在相對壓力P/P。為0.04-0.99間，孔直徑范圍在17A至3000A的孔直徑平均值。(G)總孔體積的測定方法1.測定4義器美國MicromeriticsInstrument^;^司制造Tristar3000型。2.根據(jù)BHJ氮吸附孔體積法，測定樣品在相對壓力P/P。為0.04-0.99間，孔直徑范圍在17A至3000A的總孔體積值。(H)無機(jī)元素含量的測定方法1.測試標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)JY/T015-1996《電感耦合等離子體原子發(fā)射光語通則》進(jìn)4亍測定。2.電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀器日本日立公司制造P-4010型。3.樣品處理操作步驟如下a.樣品于烘箱中105度干燥約2h。b.于石英燒杯中秤取樣品約0.6g(精確到0.0001g),同時(shí)做空白。c.在樣品和空白中均加入6ml左右的硝酸，并在電熱板上加熱。d.待樣品和空白完全蒸干后移入馬弗爐中700度加熱約lh。e.待樣品完全灰化以后，將樣品和空白取出冷卻，并用稀酸溶解。f.將溶解的樣品和空白移入25ml的容量瓶中定容，待測。實(shí)施例1采用由美國Zoltek/>司生產(chǎn)的Pyron系列聚丙烯腈系氧化纖維，經(jīng)紡成紗后進(jìn)行1/1的平紋編織成布狀織物，其氧化纖維含量為100重量％，重量為340至360g/m2。將上述聚丙烯腈系氧化纖維布，從進(jìn)料機(jī)構(gòu)超喂進(jìn)布，控制入布超喂量(即入布速度>出布速度)為15°/。，經(jīng)由進(jìn)料口進(jìn)入熱處理爐，熱處理爐溫度為900。C,將水蒸氣導(dǎo)入熱處理爐的第一至第四區(qū)域內(nèi)，將二氧化碳導(dǎo)入熱處理爐的第四區(qū)域內(nèi)，水蒸氣/二氧化碳的重量比為10，經(jīng)碳活化反應(yīng)15分鐘后由出料口出布，熱處理爐進(jìn)料口和出料口使用二氧化碳?xì)夥鈿怏w保護(hù)以及滌氣裝置定量抽離碳活化廢氣產(chǎn)物，最后由出料機(jī)構(gòu)收料獲得活性碳纖維布。利用上述測定方法將所得活性碳纖維布進(jìn)行各項(xiàng)測試，所得測試結(jié)果如表1所列。實(shí)施例2采用由英國SGLGroup公司生產(chǎn)的Panox系列聚丙烯腈系氧化纖維，經(jīng)紡成紗后進(jìn)行1/1的平紋編織成布狀織物，其氧化纖維含量為100重量％，重量為340至360g/m2。將上述聚丙烯腈系氧化纖維布，從進(jìn)料機(jī)構(gòu)超喂進(jìn)布，控制入布超喂量(即入布速度>出布速度)為20%,經(jīng)由進(jìn)料口進(jìn)入熱處理爐，熱處理爐溫度為965。C,將水蒸氣導(dǎo)入熱處理爐的第一至第四區(qū)域內(nèi)，將二氧化碳導(dǎo)入熱處理爐的第四區(qū)域內(nèi)，水蒸氣/二氧化碳的重量比為10,經(jīng)碳活化反應(yīng)15分鐘后由出料口出布，熱處理爐進(jìn)料口和出料口使用二氧化碳?xì)夥鈿怏w保護(hù)以及滌氣裝置定量抽離碳活化廢氣產(chǎn)物，最后由出料機(jī)構(gòu)收料獲得活性碳纖維布。利用上述測定方法將所得活性碳纖維布進(jìn)行各項(xiàng)測試，所得測試結(jié)果如表1所列。實(shí)施例3采用由英國SGLGroup公司生產(chǎn)的Panox系列聚丙烯腈系氧化纖維，經(jīng)紡成紗后進(jìn)行1/1的平紋編織成布狀織物，其氧化纖維含量為100重量％,重量為340至360g/m2。將上述聚丙烯腈系氧化纖維布，從進(jìn)料機(jī)構(gòu)超喂進(jìn)布，控制入布超喂量(即入布速度>出布速度)為30%，經(jīng)由進(jìn)料口進(jìn)入熱處理爐，熱處理爐溫度為985。C,將水蒸氣導(dǎo)入熱處理爐的第一至第四區(qū)域內(nèi)，將二氧化碳導(dǎo)入熱處理爐的第四區(qū)域內(nèi)，水蒸氣/二氧化碳的重量比為20,經(jīng)碳活化反應(yīng)15分鐘后由出料口出布，熱處理爐進(jìn)料口和出料口使用二氧化碳?xì)夥鈿怏w保護(hù)以及滌氣裝置定量抽離碳活化廢氣產(chǎn)物，最后由出料機(jī)構(gòu)收料獲得活性碳纖維布。利用上述測定方法將所得活性碳纖維布進(jìn)行各項(xiàng)測試，所得測試結(jié)果如表1所列。實(shí)施例4采用由英國SGLGroup公司生產(chǎn)的Panox系列聚丙烯腈系氧化纖維，經(jīng)紡成紗后進(jìn)行1/1的平紋編織成布狀織物，其氧化纖維含量為100重量％，重量為340至360g/m2。將上述聚丙烯腈系氧化纖維布，從進(jìn)料機(jī)構(gòu)超喂進(jìn)布，控制入布超喂量(即入布速度>出布速度)為30%，經(jīng)由進(jìn)料口進(jìn)入熱處理爐，熱處理爐溫度為1005°C，將水蒸氣導(dǎo)入熱處理爐的第一至第四區(qū)域內(nèi)，將二氧化碳導(dǎo)入熱處理爐的第四區(qū)域內(nèi)，水蒸氣/二氧化碳的重量比為20,經(jīng)碳活化反應(yīng)20分鐘后由出料口出布，熱處理爐進(jìn)料口和出料口使用二氧化碳?xì)夥鈿怏w保護(hù)以及滌氣裝置定量抽離碳活化廢氣產(chǎn)物，最后由出料機(jī)構(gòu)收料獲得活性碳纖維布。利用上述測定方法將所得活性碳纖維布進(jìn)行各項(xiàng)測試，所得測試結(jié)果如表1所列。實(shí)施例5采用由美國Zoltek公司生產(chǎn)的Pyron系列聚丙烯腈系氧化纖維，經(jīng)紡成紗后進(jìn)行1/1的平紋編織成布狀織物，其氧化纖維含量為100重量％,重量為340至360g/m2。將上述聚丙烯腈系氧化纖維布，從進(jìn)料機(jī)構(gòu)超喂進(jìn)布，控制入布超喂量(即入布速度>出布速度)為40%,經(jīng)由進(jìn)料口進(jìn)入熱處理爐，熱處理爐溫度為1005°C,將水蒸氣導(dǎo)入熱處理爐的第一至第四區(qū)域內(nèi)，將二氧化碳導(dǎo)入熱處理爐的第四區(qū)域內(nèi)，水蒸氣/二氧化碳的重量比為30，經(jīng)碳活化反應(yīng)25分鐘后由出料口出布，熱處理爐進(jìn)料口和出料口使用二氧化碳?xì)夥鈿怏w保護(hù)以及滌氣裝置定量抽離碳活化廢氣產(chǎn)物，最后由出料機(jī)構(gòu)收料獲得活性碳纖維布。利用上述測定方法將所得活性碳纖維布進(jìn)行各項(xiàng)測試，所得測試結(jié)果如表1所列。3十比例1使用與實(shí)施例l相同的原料與步驟，入布超喂量改為10°/。，所得活性碳纖維布進(jìn)行各項(xiàng)測試，所得測試結(jié)果如表l所列。3十比例2使用與實(shí)施例2相同的原料與步驟，入布超喂量改為10%,所得活性碳纖維布進(jìn)行各項(xiàng)測試，所得測試結(jié)果如表1所列。對比例3使用與實(shí)施例3相同的原料與步驟，入布超喂量改為10。/。，所得活性碳纖維布進(jìn)行各項(xiàng)測試，所得測試結(jié)果如表l所列。只于比例4使用與實(shí)施例4相同的原料與步驟，入布超喂量改為50%，所得活性碳纖維布進(jìn)行各項(xiàng)測試，所得測試結(jié)果如表l所列。對比例5使用與實(shí)施例5相同的原料與步驟，入布超喂量改為50%,所得活性碳纖維布進(jìn)行各項(xiàng)測試，所得測試結(jié)果如表l所列。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>由表l可知，相較于對比例的結(jié)果，本發(fā)明實(shí)施例所得到的活性碳纖維布除具有高的斷裂強(qiáng)度外，還具有最佳的斷裂伸長率，因此，最能達(dá)到市場要求質(zhì)量。實(shí)施例6將實(shí)施例l所獲得活性碳纖維布，測試無機(jī)元素含量、遠(yuǎn)紅外線發(fā)射率及負(fù)離子濃度，所得測試結(jié)果如表2所列。實(shí)施例7將實(shí)施例2所獲得活性碳纖維布，測試無機(jī)元素含量、遠(yuǎn)紅外線發(fā)射率及負(fù)離子濃度，所得測試結(jié)果如表2所列。實(shí)施例8將實(shí)施例3所獲得活性碳纖維布，測試無機(jī)元素含量、遠(yuǎn)紅外線發(fā)射率及負(fù)離子濃度，所得測試結(jié)果如表2所列。實(shí)施例9將實(shí)施例4所獲得活性碳纖維布，測試無機(jī)元素含量、遠(yuǎn)紅外線發(fā)射率及負(fù)離子濃度，所得測試結(jié)果如表2所列。實(shí)施例10將實(shí)施例5所獲得活性碳纖維布，測試無機(jī)元素含量、遠(yuǎn)紅外線發(fā)射率及負(fù)離子濃度，所得測試結(jié)果如表2所列。3于比例6將實(shí)施例6所獲得活性碳纖維布，放入含有10重量％氫氟酸水溶液的容器瓶中浸泡72小時(shí)后，取出布料用純水洗滌5次后晾干，經(jīng)此步驟去除纖維表面微量無機(jī)元素物質(zhì)，然后再次測試無機(jī)元素含量、遠(yuǎn)紅外線發(fā)射率及負(fù)離子濃度，所得測試結(jié)果如表2所列。對比例7將實(shí)施例7所獲得活性碳纖維布，使用與對比例6相同步驟，所得測試結(jié)果如表2所列。乂t比例8將實(shí)施例8所獲得活性碳纖維布，使用與對比例6相同步驟，所得測試結(jié)果如表2所列。只于比例9將實(shí)施例9所獲得活性碳纖維布，使用與對比例6相同步驟，所得測試結(jié)果如表2所列。對比例10將實(shí)施例10所獲得活性碳纖維布，使用與對比例6相同步驟,所得測試結(jié)果如表2所列。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>由表2可知，活性碳纖維布經(jīng)10重量％氬氟酸水溶液酸洗后仍能保持相似的負(fù)離子、遠(yuǎn)紅外發(fā)射率，證實(shí)其功能是永久存在的。上述的實(shí)施例僅用來舉例本發(fā)明的實(shí)施方式，以及闡釋本發(fā)明的技術(shù)特征，并非用來限制本發(fā)明的保護(hù)范疇。任何熟悉此技術(shù)者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬于本發(fā)明所主張的范圍，本發(fā)明的^=又利保護(hù)范圍應(yīng)以申請專利范圍為準(zhǔn)。權(quán)利要求1、高斷裂強(qiáng)度及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，所述方法包括如下步驟a)提供聚丙烯腈系氧化纖維布；b)提供具有至少四個(gè)反應(yīng)區(qū)域的熱處理爐，所述熱處理爐設(shè)置有進(jìn)料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)；c)提供活化氣體水蒸氣和二氧化碳；d)使聚丙烯腈系氧化纖維布進(jìn)行碳活化反應(yīng)；其特征在于，使用進(jìn)料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)控制聚丙烯腈系氧化纖維布在碳活化過程中的經(jīng)向超喂量為15至40％。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，其特征在于，所述聚丙烯腈系氧化纖維布的經(jīng)瑋向?yàn)闊o張力狀態(tài)。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，其特征在于，所述聚丙烯腈系氧化纖維布的綿向自然縮率為25至50%。4、根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，其特征在于，將水蒸氣導(dǎo)入熱處理爐的第一至第四區(qū)域內(nèi)，將二氧化碳導(dǎo)入熱處理爐的第四區(qū)域內(nèi)。5、根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，其特征在于，所述水蒸氣與二氧化碳的重量比為5至35。6、根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，其特征在于，所述碳活化反應(yīng)的反應(yīng)溫度為800至1100。C。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，其特征在于，所述碳活化反應(yīng)的反應(yīng)溫度為900至1005。C。8、根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，其特征在于，所述碳活化反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為5至50分鐘。9、根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，其特征在于，所述熱處理爐設(shè)有進(jìn)料口和出料口。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，其特征在于，所述進(jìn)料口和出料口使用二氧化碳作為氣封氣體。11、根據(jù)權(quán)利要求10所述的高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，其特征在于，所述氣封氣體流速為0.02至0.8m/s。12、根據(jù)權(quán)利要求9所述的高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，其特征在于，所述進(jìn)料口和出料口設(shè)有滌氣裝置。13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，其特征在于，所述滌氣裝置的抽氣流速為l至10m/s。14、根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，其特征在于，所述熱處理爐設(shè)有數(shù)個(gè)布面支撐架來支撐布面。15、根據(jù)權(quán)利要求14所述的高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，其特征在于，所述布面支撐架為金屬或非金屬耐高溫材料制成的架子、網(wǎng)、棒、線、板或其它形式。16、根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，其特征在于，所述聚丙烯腈系氧化纖維布的氧化纖維含量為100重量。/。，所述聚丙烯腈系氧化纖維布的重量為250g/n^以上。17、根據(jù)權(quán)利要求1至16任一所述的方法制備得到的活性碳纖維布。18、根據(jù)權(quán)利要求17所述的活性碳纖維布，其特征在于，所述活性碳纖維布的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率為85至89%，所述活性碳纖維布的負(fù)離子濃度為4010至5700個(gè)/cm3。19、根據(jù)權(quán)利要求17所述的活性碳纖維布，其特征在于，所述活性碳纖維布在經(jīng)氬氟酸水溶液浸泡大于72小時(shí)酸洗之后的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率為82至86%,負(fù)離子濃度4730至6190個(gè)/cm3。20、根據(jù)權(quán)利要求17所述的活性碳纖維布，其特征在于，所述活性碳纖維布的比表面積為5OO至1500m2/g。21、根據(jù)權(quán)利要求17所述的活性碳纖維布，其特征在于，所述活性碳纖維布的經(jīng)向斷裂強(qiáng)力為90至300N、經(jīng)向斷裂伸長率為20至50%。22、根據(jù)權(quán)利要求17所述的活性碳纖維布，其特征在于，所述活性碳纖維布的綿向斷裂強(qiáng)力為40至150N、綽向斷裂伸長率為30至60%。23、根據(jù)權(quán)利要求17-22任一所述的活性碳纖維布，其特征在于，所述活性碳纖維布的碳含量>80重量％、氮含量為4至7重量％、平均孔徑〈30A、總孔體積X).08cmVg。全文摘要本發(fā)明公開一種高斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率的活性碳纖維布的連續(xù)制備方法，所述方法包括如下步驟a)提供聚丙烯腈系氧化纖維布；b)提供具有至少四個(gè)反應(yīng)區(qū)域的熱處理爐，所述熱處理爐設(shè)置有進(jìn)料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)；c)提供活化氣體水蒸氣和二氧化碳；d)使聚丙烯腈系氧化纖維布進(jìn)行碳活化反應(yīng)；其特征在于，使用進(jìn)料機(jī)構(gòu)和出料機(jī)構(gòu)控制聚丙烯腈系氧化纖維布在碳活化過程中的經(jīng)向超喂量為15至40％。文檔編號D06C7/00GK101660254SQ20091019592公開日2010年3月3日申請日期2009年9月18日優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日發(fā)明者戈國忠申請人:上海天翔紡織科技有限公司