PAN基高性能活性碳纖維的制備及其性能研究

劉 杰，陳健軍，苗 朋，郭子民，梁節(jié)英，王曉旭，薛 巖

（北京化工大學 國家碳纖維工程中心，北京 100029）

PAN基高性能活性碳纖維的制備及其性能研究

劉 杰，陳健軍，苗 朋，郭子民，梁節(jié)英，王曉旭，薛 巖

（北京化工大學 國家碳纖維工程中心，北京 100029）

采用KOH和水蒸氣協(xié)同活化方法制備出高性能聚丙烯腈基活性碳纖維（PAN-ACFs），借助碘吸附、比表面積（BET）、X射線衍射（XRD）和SEM等表征手段研究了水蒸氣體積分數(shù)φ水蒸氣對PAN-ACFs樣品結(jié)構(gòu)、吸附性能和力學性能的影響。結(jié)果表明，φ水蒸氣對ACFs樣品的比表面積和單絲拉伸強度均有一定的影響；當ACFs樣品的比表面積為1 759 m2/g時，單絲拉伸強度達到0.67 GPa。與傳統(tǒng)吸附材料相比，其綜合性能有了明顯提高。

氫氧化鉀和水蒸氣協(xié)同活化；聚丙烯腈基活性碳纖維；比表面積；單絲拉伸強度

0 引言

活性碳纖維（簡稱ACFs），是由1970年代開發(fā)并逐步實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的一種新型吸附材料[1]。與傳統(tǒng)的多孔碳材料相比，ACFs擁有獨特的性質(zhì)：含碳量高、比表面積大、孔徑分布窄、吸/脫附速度快、優(yōu)異的表面性質(zhì)[2]；易于加工，可制成纖維、紙、氈、帶、布等不同形式的產(chǎn)品[3]。所以，ACFs一問世就引起國內(nèi)外科學家和企業(yè)家的極大興趣[4]。

目前，市場上所出售的PAN-ACFs制品通常是以單一化學試劑為活化劑，采用間歇式活化設(shè)備制得的[5]。雖然，上述ACFs樣品具有較高的比表面積，但是拉伸強度相對較低易粉化[6]，容易造成二次污染。此外，由設(shè)備、研究手段等方面因素而造成科研工作者對ACFs的結(jié)構(gòu)、吸附性能和力學性能3 者之間的關(guān)系缺乏系統(tǒng)性研究，最終也直接影響了高性能活性碳纖維的技術(shù)發(fā)展。……