木質活性碳纖維及其功能化材料技術應用案例檢視原始碼討論檢視歷史

來自 搜狐網 的圖片

木質活性碳纖維及其功能化材料技術應用案例現有活性碳纖維生產對化石資源原料的高度依賴，面臨資源可持續性與環境污染問題，為了實現活性碳纖維原料的可持續利用，降低活性碳纖維的生產成本。該技術自2012年起應用於東閣（瀋陽）實業有限公司，該公司位於環渤海灣區，當地擁有豐富的廢棄木質材料資源和較為完善的碳材料產業鏈，具備一定的技術能力。

二、主要解決的問題

該技術解決了現有活性碳纖維生產對化石資源原料的高度依賴，面臨資源可持續性與環境污染問題；同時，傳統木質碳材料製備過程中，木質資源利用率低、纖維強度較小、產品功能化薄弱、應用領域單一等問題。

三、技術要點

1.木質碳纖維製備工藝技術

通過液化技術、紡絲液合成技術、和接枝改性技術實現木質生物質資源全組分轉化成具有連續熔融紡絲能力的紡絲液。採用熔融紡絲方法獲得20-30μm的初始纖維，採用熱穩定處理和化學固化處理製備拉伸強度在230～356MPa，拉伸摸量在15～31GPa，斷裂伸長率在2.17%～3.72%碳纖維前驅體。通過改變炭化溫度、炭化時間、升溫速率等炭化因素調控碳纖維前驅體分子的交聯、裂解、縮合等反應和分子內網狀交聯結構體系的重排，實現高強度碳纖維的製備。

2.木質活性碳纖維多級孔調控技術

通過改變原絲的後期製備工藝技術，利用不同的活化介質獲得具有較強吸附性能的木質活性碳纖維，開發出水蒸氣與二氧化碳共活化製備木質活性碳纖維的工藝技術。另外，在綜合研究和技術改進後，通過「一步活化法」、「兩步活化法」製備出與工業化高比面積活性碳纖維水平相當木質活性碳纖維材料。

3.木質活性碳纖維多元化應用技術

通過浸漬與熱處理相結合的改性方法獲得載銀抗菌性木質活性碳纖維，其具有良好的抗菌耐久性。當抗菌測試次數小於等於5時，材料的抗菌率均高達100%；當抗菌測試次數為7次時，材料的抗菌率仍可達92% 以上。通過電極材料開發技術，將具有高微孔比表面積（2300m2/g）和孔徑為3～4nm且互通性良好的中孔結構木質活性碳纖維材料應用於超級電容器電極材料的製備，獲得高比電容（280Fg-1）、優良倍率性能、和電化學穩定的碳電極材料。

四、應用成效

利用木材和木質素等生物質資源作為活性碳纖維的前驅體原料，可以實現活性碳纖維原料的可持續利用，降低活性碳纖維的生產成本，在環境保護和資源儲備等方面具有重大的戰略意義。同時，改變了傳統木質資源製備碳纖維的工藝技術，提高了木質資源的整體利用率和附加值，帶動了木質碳材料及其功能化加工全產業鏈的技術提升，具有廣泛得應用前景。

項目發表論文90多篇，出版著作2部；授權國家發明專利5件；培養學生20餘人，對於指導功能性木質生物質材料的設計合成，提高木質生物質材料附加值，擴展木質生物質碳材料的應用領域具有重要的理論和現實意義。

五、適用範圍

適宜在中東部都市圈附近且具有碳材料產業鏈齊全的區域，如京津冀、環渤海、長三角、珠三角等城市圈附近，以及河北、山東、江蘇、浙江等木材產業聚集區，也可在中西部木材資源匱乏但廢棄木質材料資源較為豐富的都市圈附近。