聚丙烯腈基活性碳纖維非織造布的研制

1、聚丙烯腈基活性碳纖維非織造布的研制江南大學(xué) 李永貴 高衛(wèi)東吉林工學(xué)院 陳東生 敖玉輝摘要：用特種聚丙烯腩纖維( P A N F ) 與粘膠纖維( V F ) 混紡制備針刺非織造布，經(jīng)預(yù)氧化、炭化，活化制備聚丙烯腈基活性碳纖維非織造布的的生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品性能及應(yīng)用。關(guān)鍵詞：聚丙烯腈基活性碳纖維，非織造布，產(chǎn)品性能，應(yīng)用，研制中圖分類號(hào)：T S l 0 2 ．4 3現(xiàn)代環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，各國(guó)政府和生態(tài)學(xué)家對(duì)環(huán)境保護(hù)日益重視，環(huán)保高新技術(shù)產(chǎn)品更

2、成為開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)?；钚蕴祭w維( A C F ) 由于具有獨(dú)特物理化學(xué)結(jié)構(gòu)、優(yōu)異吸附性能、易加工處理特性而受到各國(guó)研究學(xué)者的關(guān)注，并成為第三代新型高效活性碳材料。A C F 與傳統(tǒng)的吸附劑～粒狀或粉狀活性碳相比，它比表面積大、微孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、孔徑小且分布窄、吸附容量大、吸脫速度} 夾、再生容易。尤其聚丙烯腈基A C F ( P A N ～A C F ) 中含有氮，對(duì)硫系和氮系化合物具有特殊的吸附能力，這是任何原料基A C F 無(wú)法與其比擬的I

3、l l 。A C F 能加工成不同形態(tài)的纖維制品( 如布、帶、氈等) ，使各種吸附和過(guò)濾裝置更加小型緊湊2 】。且A C F 制品濾阻、濾損小、強(qiáng)度高、不易粉化、容易處理。因此，A C F 特別適合吸附和脫附頻繁的廢水處理和空氣凈化。所以，國(guó)外已在環(huán)保、化工、食品、醫(yī)療、軍工、電子和日常生活等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用了A C F 制品【3 】。1 活性碳纖維聚丙烯腈J 摹I I E 織造布生產(chǎn)1 ．1 基布選型A C F 制品中發(fā)展最為迅速、應(yīng)用范

4、圍最廣的是A C F 紡織品，其織物形式主要有機(jī)織品和非織造產(chǎn)品。由于針織物具有直通的較大孔隙，對(duì)于濃度低、直徑微小的物質(zhì)，過(guò)濾效率低，另外產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)性能差，故A C F 制品一般不采用針織品。A C F 機(jī)織布的機(jī)械性能及穩(wěn)定性好，但其布面孔隙率低( 僅為3 0 —4 0 ％，針刺布可達(dá)8 0 ％) ，且分布不均，氣體或流體基本只能從經(jīng)緯間隙通過(guò)，阻力較大，特別是單層組織，由于其孔隙是直通的，易于漏濾，所以過(guò)濾效率較低。A C F 非

5、織造布比A C F 機(jī)織布過(guò)濾效率高，壓力損失小且生產(chǎn)成本低，這是由其特定的三維結(jié)構(gòu)決定的。由于纖維在其中是呈曲折分布且比機(jī)織布均勻，纖維間的間隙可以起到中孔或大孔的作用。A C F非織造布具有很高的過(guò)濾效率( 可達(dá)9 9 ．9 ％) ，且氈本身空氣阻力小、能耗低，故它在過(guò)濾領(lǐng)域，特別是在氣相過(guò)濾領(lǐng)域的應(yīng)用具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。表l 纖維原料抗拉強(qiáng)度 斷裂伸長(zhǎng)率 密度 細(xì)度 回潮率 長(zhǎng)度( C N ／d t e x ) ( ％) g ／c

6、 m 3 ( d t e x ) ( ％) ( m m )p A N 4 ．5 1 6 一1 9 1 ．1 9 1 l u m 0 ．6 5 1 —6 5F V 4 ．2 8 1 ．5 2 1 ．5 d 1 3 5 l ～6 51 2 13 結(jié)果與討論本工藝所制備的P A N ～A C F 氈，其吸附性能均達(dá)到國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的吸附性能指標(biāo)。現(xiàn)在生產(chǎn)預(yù)氧化纖維多采用大絲束，預(yù)氧化時(shí)間長(zhǎng)，易發(fā)生斷絲，需加多種油劑( 如抗靜電劑) 且油劑依賴

7、進(jìn)口，生產(chǎn)效率低，其生產(chǎn)成本高。因而，如何縮短預(yù)氧化時(shí)問(wèn)仍是該領(lǐng)域的一個(gè)蓖要課題。本研究所采用直接預(yù)氧化P A N F 氈的生產(chǎn)方法，因其不存在斷絲，且能連續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)量大、生產(chǎn)效率高。該工藝不需加任何助劑，擺脫了依賴進(jìn)口助劑的局面，從而大大降低了生產(chǎn)成本，而且能保證產(chǎn)品性能。另外，該工藝也克服傳統(tǒng)生產(chǎn)中預(yù)氧化纖維可紡性差、制備非織造布難度大的缺點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)全程以卷狀材料連續(xù)生產(chǎn)，從而大大提高了生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。但必須嚴(yán)格控制工藝，使

8、反應(yīng)緩和，以預(yù)防蓄熱或過(guò)熱燒毀纖維，而且氈的厚度不能過(guò)大，以免造成預(yù)氧化、炭化、活化不均勻，影響最終產(chǎn)品性能。4 結(jié)論I ．采用P A N F 與V F 混紡可顯著改善P A N F 的可紡性，制得性能良好的非織造布。2 ．P A N F 非織造布經(jīng)浸藥、預(yù)氧化、炭化、活化可制得吸附陛優(yōu)異的P A N —A C F 氈。其比表面積達(dá)1 1 0 0 m 2 ／g 以上，孔容為O ．6 m l ／g 以上，平均孔徑為1 ．0 7 r i m

9、 ，碘吸附值高達(dá)l l o o m g ／g ，四氯化碳吸附率高達(dá)7 5 ％，吸苯量大于4 0 ％。3 ．采用P A N F 與V F 混紡氈，經(jīng)浸藥、預(yù)氧化、炭化、活化制備P A N —A C F 的工藝可大大提高生產(chǎn)效率、降低成本，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。3 2 1 ．參考文獻(xiàn)1 J a n 8 e n ．R ．J ．e t a 1 ．C a r b o n ．1 9 9 5 ( 8 ) ：1 0 2 1 ．2E c o n o m y