一般樹脂分為熱塑性樹脂與熱固性樹脂兩大類。熱塑性材料主要具有低溫接著,組裝快速極容易重工之優(yōu)點,但亦具有高熱膨脹性和高吸濕性缺點,使其處于高溫下易劣化,無法符合可靠性、信賴性之需求。而熱固性樹脂如環(huán)氧樹脂(Epoxy)、Polyimide等,則具有高溫安定性且熱膨脹性和吸濕性低等優(yōu)點,但加工溫度高且不易重工為其缺點,但其可靠性高的優(yōu)點仍為目前采用廣泛之材料。
自1962年美國專利首次涉及隨后美國ORNL使用活性炭纖維過濾放射性碘輻射以來,不同前驅體有機纖維及其活性炭纖維的研究和應用得到快速發(fā)展。美國、英國、前蘇聯(lián)、特別是日本,是研究和使用ACF的大國,年產量近千噸。國內的ACF研究起始于80年代末期,到90年代后期陸續(xù)出現(xiàn)工業(yè)化裝置。大多處于實驗室研究階段。
制造方法:前驅體原料的不同,ACF的生產工藝和產品的結構也明顯不同。ACF的生產一般是將有機前驅體纖維在低溫200 ℃~400 ℃下進行穩(wěn)定化處理,隨后進行(炭化)活化。常用的活化方法主要有:用CO2或水蒸汽的物理活化法以及用ZnCI2,H3PO,H2PO4,KOH 的化學活化法,處理溫度在700 ℃~1 000 ℃間,不同的處理工藝(時間,溫度,活化劑量等)對應產品具有不同的孔隙結構和性能。用作ACF前驅體的有機纖維主要有纖維素基,PAN基,酚醛基,瀝青基,聚乙烯醇基,苯乙烯/烯烴共聚物和木質素纖維等。商業(yè)化的主要是前4種。
功能化方法:功能化主要通過孔隙結構控制和表面化學改性來滿足對特定物質的吸附轉化。
ACF通常適用于氣相和液相低分子量分子(MW=300以下)的吸附。當吸附劑微孔大小為吸附質分子臨界尺寸的兩倍左右時,吸附質較容易吸附。孔徑調整的目的就是使ACF的細孔與吸附質分子尺寸相當,通常采用下列方法:1)活化工藝或活化程度的改變(至納米級);2)在原纖維中添加金屬化合物或其它物質經炭化活化,或采用ACF添加金屬化合物后再活化(中孔為主),原料纖維預先具有接近大孔的孔徑(大孔);3)烴類熱解在細孔壁上沉積、高溫后處理(使孔徑變小)。
表面化學改性主要改變ACF的表面酸、堿性,引入或除去某些表面官能團。經高溫或經氫化處理可脫除表面含氧基團(還原);通過氣相氧化和液相氧化的方法可獲得酸性表面。改性需綜合考慮物理結構與化學結構的影響。
結構特征:活性炭纖維是一種典型的微孔炭(MPAC),被認為是“超微粒子、表面不規(guī)則的構造以及極狹小空間的組合”,直徑為10 μm~30 μm??紫吨苯娱_口于纖維表面,超微粒子以各種方式結合在一起,形成豐富的納米空間,形成的這些空間的大小與超微粒子處于同一個數(shù)量級,從而造就了較大的比表面積。其含有的許多不規(guī)則結構-雜環(huán)結構或含有表面官能團的微結構,具有極大的表面能,也造就了微孔相對孔壁分子共同作用形成強大的分子場,提供了一個吸附態(tài)分子物理和化學變化的高壓體系。使得吸附質到達吸附位的擴散路徑比活性炭短、驅動力大且孔徑分布集中,這是造成ACF比活性炭比表面積大、吸脫附速率快、吸附效率高的主要原因。