本發(fā)明涉及一種用于活性碳纖維織物的長絲(filament)網(wǎng)(web)型前體(precursor)織物以及制備該長絲網(wǎng)型前體織物的方法，更具體地講，涉及一種用于活性碳纖維織物的長絲網(wǎng)型前體織物以及制備該長絲網(wǎng)型前體織物的方法，所述長絲網(wǎng)型前體織物具有低制造成本、易于前體織物的重量控制和前體織物的透氣性提高的優(yōu)點。

背景技術(shù)：

由活性碳纖維構(gòu)成的織物(下文稱作“活性碳纖維織物”)是被廣泛地用作用于空氣凈化和氫氣儲存的材料的多孔的并且高吸附的材料。

形成活性碳纖維織物的活性碳纖維可以在其總面積的至少90％中包含微細(xì)孔，所述微細(xì)孔具有適用于空氣凈化和氫氣儲存的1nm至2nm的直徑。

活性碳纖維織物可以通過下述處理制備：用于活性碳纖維織物的前體織物依次經(jīng)受防火處理、200℃至350℃的溫度的低溫碳化以及600℃至1100℃的高溫活化。

用于制備活性碳纖維織物的任何常規(guī)方法通過使用非織造織物型前體織物作為用于活性碳纖維織物的前體織物(下文稱作“前體織物”)來進(jìn)行，其中，前體短纖(staple)彼此纏結(jié)，并且所述前體短纖經(jīng)受防火處理、低溫處理和高溫活化，以便制造活性碳纖維織物。

然而，在上述的常規(guī)方法中，前體織物由短纖構(gòu)成，并且這些短纖具有一些諸如耐久性低、結(jié)晶度低、不均勻、形成具有1nm至2nm直徑的微細(xì)孔的性能低的缺點，這些性質(zhì)對氫氣儲存和大氣污染物的移除是很有用的。

為了改善常規(guī)方法中所存在的問題，一種替代常規(guī)技術(shù)包括使用由用于活性碳纖維的前體長絲織造的織物型前體織物，并且使其經(jīng)受防火處理、低溫碳化和高溫活化，以便制造活性碳纖維織物。

然而，上述方法具有下述一些問題：由于形成前體織物的前體長絲具有1000旦尼爾(denier)或大于1000旦尼爾的高重量而難以在織造期間調(diào)整織物的重量；由于需要整經(jīng)和織造工藝而導(dǎo)致制造成本增加；以及由于織造導(dǎo)致前體織物的透氣性降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明的一個目的是提供一種用于制備用于活性碳纖維織物的長絲網(wǎng)型前體織物的方法，所述方法具有低制造成本、易于前體織物的重量控制和前體織物的透氣性提高的優(yōu)點。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種通過上述方法制備的用于活性碳纖維織物的長絲網(wǎng)型前體織物。

技術(shù)方案

本發(fā)明提供一種用于制備用于活性碳纖維織物的長絲網(wǎng)型前體織物的方法，其包括：(i)將用于制備活性碳纖維的前體長絲展開為網(wǎng)狀(web state)；以及(ii)沖壓(punch)展開為網(wǎng)狀的用于制備活性碳纖維的所述前體長絲，以將用于制備活性碳纖維的所述前體長絲彼此纏結(jié)，從而形成用于活性碳纖維織物的所述長絲網(wǎng)型前體織物。

有益效果

根據(jù)本發(fā)明，在用于活性碳纖維織物的長絲網(wǎng)型前體織物的制備中，能夠降低制造成本，容易地控制前體織物的重量，并增加前體織物的透氣性，從而提高前體織物的性能。

當(dāng)通過活化本發(fā)明的用于活性碳纖維織物的長絲網(wǎng)型前體織物來制造活性碳纖維織物時，形成所述前體織物的紗線的耐久性和結(jié)晶度可以變得更高并且均勻，同時提高形成具有1nm至2nm直徑的微細(xì)孔的性能，這些性質(zhì)很容易用于氫氣儲存和空氣污染物的移除。

附圖說明

圖1是示出了通過拉力桿(tension bar)將集束形式(bundle form)的用于制備活性碳纖維的前體長絲展開為長絲網(wǎng)狀的展開工藝的示意圖。

圖2是示出了通過空氣噴射器將集束形式的用于制備活性碳纖維的前體長絲展開為長絲網(wǎng)狀的展開工藝的示意圖。

具體實施方式

以下，將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的用于制備用于活性碳纖維織物的長絲網(wǎng)型前體織物的方法可以包括：(i)將用于制備活性碳纖維的前體長絲展開為網(wǎng)狀；以及(ii)沖壓展開為網(wǎng)狀的用于制備活性碳纖維的所述前體長絲，以將用于制備活性碳纖維的所述前體長絲彼此纏結(jié)。

如關(guān)于第一實施例的圖1所示，所述展開工藝可以通過將集束形式的用于制備活性碳纖維的前體長絲1穿過多個拉力桿3之間，并反復(fù)地增大和減小施加至用于制備活性碳纖維的前體長絲1的拉力來執(zhí)行。在這種情況下，優(yōu)選地，給予正在穿過拉力桿3之間的用于制備活性碳纖維的所述前體長絲1.2至5.0倍的超喂率(overfeed rate)，以便將集束形式的用于制備活性碳纖維的前體長絲1展開為長絲網(wǎng)狀。

如果超喂率小于1.2倍，就不可能在沖壓工藝中進(jìn)行粘結(jié)，從而引起用于制備活性碳纖維的所述前體長絲會破裂的問題。如果超喂率超過5.0倍，所述網(wǎng)在沖壓之前會變得太厚，從而導(dǎo)致難以將所述長絲彼此粘結(jié)。

圖1是示出了通過拉力桿將集束形式的用于制備活性碳纖維的前體長絲展開為長絲網(wǎng)狀的展開工藝的示意圖。

如關(guān)于第二實施例的圖2所示，所述展開工藝可以通過經(jīng)由空氣噴射器將集束形式的用于制備活性碳纖維的前體長絲噴射為長絲網(wǎng)的形式來執(zhí)行。在這種情況下，優(yōu)選地，在沖壓所述長絲網(wǎng)之前給予所述長絲網(wǎng)1.2至1.5倍的超喂率，以便提高加工效果。

圖2是示出了通過空氣噴射器將集束形式的用于制備活性碳纖維的前體長絲展開為長絲網(wǎng)狀的展開工藝的示意圖。

同時，沖壓工藝可以包括針刺(needle-punching)展開為網(wǎng)狀的用于制備活性碳纖維的前體長絲，以將這些前體長絲彼此纏結(jié)，如在第一實施例中所述。

沖壓工藝可以包括空氣沖壓(air-punching)展開為網(wǎng)狀的用于制備活性碳纖維的前體長絲，以將用于制備活性碳纖維的前體長絲彼此纏結(jié)，如在第二實施例中所述。

在本發(fā)明中，通過沖壓工藝將展開為網(wǎng)狀的用于制備活性碳纖維的前體長絲彼此粘結(jié)的原因在于：根據(jù)本發(fā)明的用于活性碳纖維織物的長絲網(wǎng)型前體織物即使在低溫碳化和高溫活化后沒有諸如織造的可選工藝的情況下也應(yīng)當(dāng)使所述活性碳纖維彼此纏結(jié)，從而直接將所述活性碳纖維形成為完整的織物形式。

如果在本發(fā)明中通過展開工藝展開為網(wǎng)狀的用于制備活性碳纖維的前體長絲未被沖壓而是直接經(jīng)受低溫碳化和高溫活化，那么這些活性碳纖維不會彼此纏結(jié)，從而不會產(chǎn)生活性碳纖維織物的形式。

通過上述方法制備的根據(jù)本發(fā)明的用于活性碳纖維織物的長絲網(wǎng)前體織物可以具有下述結(jié)構(gòu)：在所述結(jié)構(gòu)中，用于制備活性碳纖維的前體長絲被展開為網(wǎng)的形式同時彼此纏結(jié)，并且可以具有在50g/m²至500g/m²的范圍內(nèi)的每單位面積的重量。

在用于活性碳纖維織物的長絲網(wǎng)型前體織物的制備中，本發(fā)明可以獲得下述優(yōu)點：降低制造成本；容易地控制前體織物的重量；以及增加前體織物的透氣性，以因此提高其性能。

本文使用的活性碳纖維前體長絲可以包括，例如，纖維素長絲，聚丙烯腈長絲或者芳綸長絲。

當(dāng)活性碳前體長絲是纖維素長絲時，所述長絲可以通過200℃至350℃的低溫碳化而被活化。同樣地，在聚丙烯腈長絲的情況下，所述長絲可以通過200℃至300℃的防火處理、400℃至800℃的低溫碳化以及600℃至1000℃的活化碳化而被活化。另外，在芳綸長絲的情況下，所述長絲可以通過400℃至800℃的低溫碳化，然后600℃至1000℃的活化碳化而被活化。

當(dāng)通過活化本發(fā)明的用于活性碳纖維織物的長絲網(wǎng)型前體織物制備活性碳纖維織物時，形成上述織物的紗線可以具有高耐久性和結(jié)晶度，變得均勻，并且改善了形成具有1nm至2nm直徑的微細(xì)孔的性能，這些性質(zhì)容易用于氫氣儲存和空氣污染物的移除。

以下，將結(jié)合示例和比較例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。

然而，以下示例僅用于說明性的目的，而不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

示例1

一束聚丙烯腈復(fù)絲(一種碳纖維前體長絲束，具有1.3單絲旦尼爾數(shù)(denier per filament，DPF)的12000根單絲)依次穿過8個拉力桿之間，同時改變施加至各聚丙烯腈復(fù)絲的拉力并同時給予其1.3倍的超喂率，從而制備包括展開為網(wǎng)狀的聚丙烯腈復(fù)絲的長絲網(wǎng)。

然后，針刺所述長絲網(wǎng)以制備用于活性碳纖維織物的長絲網(wǎng)型前體織物。

其后，使所述長絲網(wǎng)型前體織物經(jīng)受200℃的防火處理30分鐘，然后600℃的低溫碳化2分鐘以及800℃的高溫活化40分鐘，從而制造活性碳纖維織物。

示例2

一束聚丙烯腈復(fù)絲(一種碳纖維前體長絲束，具有1.3DPF的12000根單絲)通過空氣噴射器被噴射，從而制備包括展開為網(wǎng)狀的聚丙烯腈復(fù)絲的長絲網(wǎng)。

然后，使所述長絲網(wǎng)經(jīng)受卷曲(crimp)以給予其1.3倍的超喂率。

其后，所卷曲的長絲網(wǎng)被空氣沖壓以制備用于活性碳纖維織物的長絲網(wǎng)型前體織物。

另外，使所述長絲網(wǎng)型前體織物經(jīng)受200℃的防火處理30分鐘，然后600℃的低溫碳化2分鐘以及800℃的高溫活化40分鐘，從而制造活性碳纖維織物。

比較例1

一束聚丙烯腈復(fù)絲(一種碳纖維前體長絲束，具有1.5DPF的12000根單絲)被用作經(jīng)紗和緯紗并且在織布機(jī)中被織造，從而制備用于活性碳纖維織物的織物型前體織物。

其后，使所述長絲網(wǎng)型前體織物經(jīng)受200℃的防火處理30分鐘，然后250℃的低溫碳化2小時以及800℃的高溫活化40分鐘，從而制造活性碳纖維織物。

比較例2

在將聚丙烯腈短纖(碳纖維前體短纖)對齊為網(wǎng)狀后，進(jìn)行針刺以制備用于活性碳纖維織物的非織造織物型前體無紡布。

其后，使絲網(wǎng)型前體無紡布經(jīng)受200℃的防火處理30分鐘，然后250℃的低溫碳化2小時以及800℃的高溫活化40分鐘，從而制造活性碳纖維織物。

與比較例1中制備的用于活性碳纖維織物的織物型前體織物相比，示例1和示例2中制備的用于活性碳纖維織物的長絲網(wǎng)型前體織物分別更容易控制織物的重量，具有更高的織物透氣性，并減少了制造成本。

同時，與比較例2中制備的用于活性碳纖維織物的非織造織物型前體相比，示例1和示例2中制備的用于活性碳纖維織物的長絲網(wǎng)型前體織物分別顯示出更高的形成前體織物的紗線的耐久性和結(jié)晶度，以及在活化處理中形成具有1nm至2nm直徑的微細(xì)孔的優(yōu)異性能。

附圖標(biāo)記

1：集束形式的用于活性碳纖維的前體長絲束的喂入裝置

2：集束形式的用于活性碳纖維的前體長絲束

3：拉力桿

4：長絲網(wǎng)

工業(yè)實用性

本發(fā)明可以適用于活性碳纖維織物的制造，所述活性碳纖維織物為多孔的和高吸附的材料，并且被廣泛用作用于空氣凈化和氫氣儲存的材料。