[发明专利]一种提高酚醛树脂基球状活性炭压碎强度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高酚醛树脂基球状活性炭压碎强度的方法。

背景技术

球状活性炭由于其制备涉及到多学科交叉，致使其制备较难，但其由于外观为规整的球形，在一些特殊应用领域如血液净化方面是其它形状的活性炭所无法胜任的，为此其制备技术的提升一直是研究的焦点。热塑性的酚醛树脂由于其在一定温度下具有变形的能力，且其残炭率较高而作为成球的含碳前驱体，通过成球、炭化、活化最终得到球状活性炭。

中国发明专利200410012346“一种酚醛树脂基微球的制备方法”、200810079389“一种球形酚醛树脂的制备方法”、200410016702“一种多孔酚醛树脂基炭微球的制备方法”等采用酚醛树脂的乙醇溶液进行成球，所得到的酚醛树脂小球的压碎强度不高。

中国发明专利99110071“一种添加造孔剂制备球形活性炭的方法” 、98118911“一种中孔酚醛树脂基球形活性炭的制备方法”等则通过将酚醛树脂的乙醇溶液蒸发脱除溶剂的方法得到用于成球的酚醛树脂颗粒，但该方法最大的问题是在蒸发脱溶剂时重现性差，且工艺复杂、可控性差，其压碎强度也差。

文献“提高酚醛树脂耐热性能的主要途径”（黑龙江科学，2011年第2卷第5期，33-36）、“酚醛树脂耐热性的改性研究进展”（中国胶粘剂，2005年6月第14卷第6期，45-49），“酚醛树脂高性能化改性研究进展”（热固性树脂，第16卷第4期,29-33），均是将聚酰亚胺与热塑性酚醛树脂通过熔融共混方式的改性来提高产品的耐热性，而未提高酚醛树脂的压碎强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种重复性好、压碎强度高的酚醛树脂基球状活性炭的方法。

本发明的原理与文献中报道的熔融方法不同，是通过将聚酰亚胺与酚醛树脂一起溶解到醇溶液中，采用缓慢加热固化反应的方法，将聚酰亚胺接枝到酚醛树脂的高分子链上，从而实现最终产品压碎强度的提升。

本发明的制备方法如下：

将聚酰亚胺按酚醛树脂质量的1-10%溶解到浓度为30-70wt%酚醛树脂的甲醇或乙醇溶液中，再向该溶液中加入酚醛树脂质量1-10%的六次甲基四胺，搅拌均匀，之后加入到含有浓度为1-5wt%分散剂水溶液的高压釜中，其中分散剂的质量为酚醛树脂的1-10%，密闭升温，在200-600转/min的搅拌转速下以0.5-1℃/min升温速率升到120-160℃并恒温1-5h，降温后固液分离，获得含有聚酰亚胺的酚醛树脂小球；该小球随后以1-3℃/min的升温速率在N₂气氛中升温到800-950℃后，切换为水蒸汽活化1-3h，之后切换为N₂自然降温到室温，即获得酚醛树脂球状活性炭。

如上所述的分散剂为聚乙烯醇、十八烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇、甲基纤维素或羧甲基纤维素。

本发明的优点：

（1）采用液相溶解的方法所得样品的性能均匀、重复性好，原因是避免了熔融共混造成的两种原料混合不均匀的问题；

（2）采用液相混合可减少聚酰亚胺的数量，从而降低成本。

具体实施方式

实施例的压碎强度测定采用专利200820105920.X“单粒球形颗粒压碎强度测定仪” 方法：选取直径为0.8mm 的球状活性炭26粒，在强度仪上测量球状活性炭的单粒压碎强度，舍去最大、最小值各三个，计算20粒的平均值。重复3次，再取平均值作为单粒的压碎强度。

实施例1

将酚醛树脂质量10wt%的聚酰亚胺溶解到浓度为70wt%酚醛树脂的甲醇溶液中，再向该溶液加入酚醛树脂质量10%的六次甲基四胺，搅拌均匀，之后加入到含有浓度为1wt%聚乙烯醇水溶液（聚乙烯醇的质量为酚醛树脂的10%）的高压釜中，密闭升温，在200转/min的搅拌转速下以0.5℃/min升温速率升到120℃并恒温5h，降温后固液分离，获得含有聚酰亚胺的酚醛树脂小球；该小球随后以1℃/min的升温速率在N2气氛中升温到800℃后，切换为水蒸汽活化3h，之后切换为N2自然降温到室温，即获得酚醛树脂球状活性炭，其压碎强度为7.4牛。

实施例2