碳纖維作為一種高性能纖維材料廣泛應用于航空、體育行業(yè)等領(lǐng)域。傳統制備碳纖維的方法是以石化能源如聚丙烯腈、中間相瀝青為原料，但由于化石能源的不可再生性以及在制備碳纖維過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生污染物（如制備PAN基碳纖維過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生氰化氫有毒氣體），從而污染環(huán)境。因此，以可再生、無(wú)毒害的天然資源為原料，開(kāi)發(fā)環(huán)保、低成本的制備碳纖維的工藝具有十分重要的意義。
近日，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所資源化學(xué)研究室的科研人員基于新疆資源轉化，以廢棄的棉花短絨為原料，開(kāi)發(fā)了一種環(huán)保、低成本制備碳纖維的新工藝。該工藝不僅將廢棄的棉花短絨回收利用，制成再生纖維素纖維，并以此為原料，開(kāi)發(fā)了一種制備高附加值碳纖維的工藝。在制備碳纖維過(guò)程中，采用了較為環(huán)保的CarbaCell方法，該工藝與傳統制備再生纖維素的方法相比，不僅生產(chǎn)流程簡(jiǎn)便（無(wú)老化、混合、熟化等工序），而且在制備再生纖維素纖維過(guò)程不產(chǎn)生如二硫化碳、硫化氫等有毒污染物，同時(shí)該工藝可在傳統粘膠基纖維生產(chǎn)設備上使用，在碳化工藝中使用了較為便宜的磷酸氫二銨作為浸漬劑。實(shí)驗結果表明，相對于未使用浸漬劑的樣品來(lái)說(shuō)，其碳化得率提高了133%，同時(shí)抗拉強度達到了0.72GPa，在類(lèi)似的生物質(zhì)基碳纖維中性能優(yōu)異。
相關(guān)研究成果發(fā)表在可持續綠色化學(xué)與工程領(lǐng)域國際雜志ACS Sustainable Chemistry & Engineering上，這種綠色、低成本的工藝為生物質(zhì)基碳纖維的制備提供了一種新的途徑。
該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院“百人計劃”、“千人計劃”等項目支持。
資料來(lái)源：科學(xué)網(wǎng)
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