[发明专利]一种活性炭粉末挤压成型聚合物粘结剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种活性炭粉末挤压成型聚合物粘结剂的制备方法，所述制备方法由以下步骤组成：步骤1.取苯乙烯100份、N‑羟甲基丙烯酰胺0‑6份、衣康酸0‑4份、引发剂3份、助溶剂10份，混合搅拌均匀成油相；步骤2.取400份蒸馏水、2份聚乙烯醇1788、20份氯化钠混合搅拌均匀制成水相；步骤3.将反应器通氮气除氧，加入上述水相和油相溶液，在200‑500rpm的机械搅拌作用下，于40‑60℃温度下反应5‑10h；步骤4.反应结束后，收集反应液中固体粉末，用蒸馏水洗涤干净，最后将固体粉末真空干燥，制得粘结剂粉末。本发明的粘结剂能提高活性碳粉末的粘结性能，增强活性炭滤芯的拉伸强度；同时该粘结剂粉末使用悬浮聚合工艺生产，流程简单，反应条件温和，适宜大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种活性炭粉末挤压成型聚合物粘结剂的制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

活性炭是利用木炭、各种果壳和优质煤等作为原料，原料经筛选、破碎、过筛、漂洗、烘干后,通过物理方法(如加热条件下用空气、二氧化碳、水蒸气等进行处理)和化学方法(如用磷酸、氢氧化钾、氯化锌等处理)活化，使其表面被侵蚀，产生无数细小孔隙，形成直径约2～50nm的大量微孔结构，使得活性炭拥有巨大的比表面积(一般约500-1500m²/g)，从而能发挥脱色、除臭、去味、过滤、吸附、净化、催化等作用。目前活性炭作为一种工业吸附剂，已广泛应用于化工、医药、环境、能源、电子、生物工程和生命科学等领域。

活性炭的一个很大的应用领域是净水。使用活性炭可去除水中的氯、胶体、有机物、重金属，是净水器中使用最早、最广泛的净水材料。特别在家用净水器中，其核心部件之一就是活性炭滤芯，它具有比表面积大、孔径可调节、集吸附与拦截为一体、二次污染小、使用替换方便、成本低廉等优点。活性炭滤芯产品主要包括压缩活性炭滤芯和散装活性炭滤芯两大类，净水器中主要使用压缩活性炭滤芯。压缩活性炭滤芯成型过程：将一定粒径的活性炭粉末与一定比例的粘结成分(如沥青、煤焦油、淀粉、熟胶粉等)混合均匀、压缩成型，再高温烧结炭化制得滤芯。该烧结工艺所得滤芯粘结强度较低，而加工处理温度过高、能耗大，工艺复杂，污染较严重等缺点。

近年来，在家用净水器领域，活性炭滤芯挤压成型工艺逐渐成为主流。活性炭滤芯挤压成型需要使用一定比例的聚合物粘结剂粉末，将其与一定粒径的活性炭粉末在挤塑机中混合均匀，再在一定温度和压强下挤入模具中成型制得滤芯。为保证家庭饮用水的质量，所用聚合物粘结剂需要足够的稳定性和耐水解性，无毒卫生，不含有重金属以及其它易溢失的小分子，以防止污染饮用水，目前市场上所用该类聚合物粘结剂主要为聚乙烯(PE)粉末。与活性炭滤芯烧结成型工艺相比，挤压成型具有滤芯加工处理温度低、能耗少、工艺简单、成型快速、生产效率高、无废气污染等优点。但由于活性炭表面含有许多极性基团(如羟基、羧基、羰基等)，非极性的聚乙烯聚合物对极性基团的相容性差，使得聚乙烯对活性炭粉末的粘结性能不佳，成型滤芯的拉伸强度较低、滤芯易断裂，且聚乙烯使用量较大、成本较高，而滤芯中存在的非极性聚乙烯聚合物也使得滤芯的过滤水流量降低、净化能力下降。

发明内容

针对现有活性炭挤压成型工艺中聚乙烯粉末粘结剂的缺点，本发明提供一种能够粘结活性炭粉末并能进行挤压成型的聚合物粘结剂的制备方法，该粘结剂能提高活性碳粉末的粘结性能，增强活性炭滤芯的拉伸强度；同时该粘结剂粉末使用悬浮聚合工艺生产，流程简单，反应条件温和，适宜大规模工业化生产。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种活性炭粉末挤压成型聚合物粘结剂的制备方法，按如下步骤进行：

步骤1.取苯乙烯100份、N-羟甲基丙烯酰胺0-6份、衣康酸0-4份、引发剂3份，助溶剂10份，搅拌混合均匀成油相；

步骤2.取400份蒸馏水、2份聚乙烯醇1788型、20份氯化钠搅拌混合均匀制成水相；