一种天然材料制备碳纤维的方法

摘要

本发明公开了一种天然材料制备碳纤维的方法，属于碳纤维制备领域。本发明的碳纤维是将蓝藻酶解酸化除杂得蓝藻酶解液，再取苎麻碾碎酶解酸化得苎麻酶解液，通过两者酶解液混合发酵，待发酵后，加入乙酸乙酯溶液和质量分数为98%的乙酸溶液混合生成沉淀，再将聚丙烯酰胺加水加热溶解至胶体，与沉淀物混合挤压成丝状，再加入浓硫酸炭化制得。本发明的有益效果是：本发明采用天然材料制得碳纤维，原料来源广泛，生产成本低；所得产品原料调制简单，质量轻、耐冲击性和拉伸强度强，拉伸强度可达2000～3000MPa，脆性小，强度高。

主权项

一种天然材料制备碳纤维的方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）取3～5kg蓝藻，用清水冲洗1～2次，自然风干，再在紫外灯下进行杀菌处理1～3h，去除杂质，然后置于密闭容器内，加入去离子水浸泡10～20min，待浸泡完成后，分别加入20～30%的水和10～15%的纤维素酶酶解30～50min，得蓝藻酶解液备用；（2）取4～6kg苎麻茎，放入质量分数为5～10%的氯化钠溶液中浸泡30～40min后，用水清洗1～2次，去除污渍和杂质，自然风干，待风干后用侧刀进行切片，其切片长度为1～2cm，置于矩形容器中，分别加入30～40%的水和12～18%的纤维素酶酶解40～50min，得苎麻茎酶解液；（3）将上述所得的苎麻茎酶解液加入到备用的蓝藻酶解液中，控制转速为300～500r/min，搅拌20～30min混合均匀，置于发酵罐中，再向发酵罐中分别加入1～2%的酵母菌和3～5%的水，在25～30℃下密封发酵1～3天，然后提高发酵温度到30～35℃，发酵5～7天，控制发酵条件为通风、避光；（4）待发酵完成后，向发酵液中分别加入质量分数为20～25%的乙酸乙酯溶液和质量分数为98%的乙酸溶液，控制温度为28～35℃，设置转速为500～700 r/min，磁力搅拌30～40min，使其充分溶解，待搅拌完成后，静置1～2h，过滤得沉淀物备用；（5）取5～6g聚丙烯酰胺颗粒，放入三角烧瓶中，并向其中加入水，加入量与聚丙烯酰胺颗粒质量比为10:2，控制温度为25～35℃，搅拌20～30min，然后以5℃/min的速度程序搅拌升温至100～110℃，保持温度搅拌20～30min，待搅拌完成后，冷却至室温，得聚丙烯酰胺胶体；（6）将上述所得的聚丙烯酰胺胶体加入备用的沉淀物中，控制温度为40～50℃，控制转速为1500～2000 r/min，高速搅拌30～50min混合均匀，置于挤压机中，压力设定为1～2MPa，挤压成直径为1～2μm的丝状物；（7）在上述所得的丝状物中加入质量分数为98%的浓硫酸溶液，以15℃/min的速度程序搅拌升温至180～220℃，炭化1～3h，待炭化完成后，以5℃/min的速度程序降温至20～25℃，得纳米结构碳纤维材料。