一种炭纤维复合材料及其应用的制作方法

日期:2019-05-22 09:29:46

本发明属于复合材料领域,具体涉及一种炭纤维复合材料及其应用。
背景技术
:炭纤维是由含碳量较高、在热处理过程中不熔融的人造化学纤维,经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的材料,由于其较小的比重和大比表面积,因此广泛应用于各个领域。炭纤维复合材料是家用净水领域非常青睐的材料,常应用在净化领域,其工作原理是通过分离液体或者气体中固体颗粒,或者使不同的物质成分充分接触,加快反应时间,可保护设备的正常工作或者空气的洁净,当流体进入置有一定规格滤网的炭纤维复合材料后,其杂质被阻挡,而清洁的流物通过炭纤维复合材料流出。目前在售的家用普通的炭纤维复合材料因安装规格尺寸要求的限制,在过滤水流速不超过4L/min时,其过滤效果能达到最佳效果,如自来水的余氯去除率可达98%以上;但是由于在家庭生活中,自来水龙头出水或洗澡沐浴时,出水的流速会超过8L/min,在如此大的流速下,目前在售的家用炭纤维材料过滤自来水余氯能力会下降到75%以下,达不到预期的使用效果。技术实现要素:为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种炭纤维复合材料,该炭纤维复合材料将亚硫酸钙粉末及铜锌合金粉末分散到炭纤维材料的疏孔中,增加了炭纤维与过滤水的接触面积,延长过滤水通过炭纤维滤芯的处理时间,确保过滤得更充分更彻底,有效地解决炭纤维材料在大流量时余氯去除能力比较低的缺点,显著提高余氯去除能力。另外,本发明还提供一种炭纤维复合材料的应用。实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到:一种炭纤维复合材料,其是由如下重量份计的组分制备而成:优选地,所述粘结剂为聚醋酸乙烯脂、乙酸乙烯脂、聚乙烯醇吡咯烷酮中的一种。一种炭纤维复合材料的应用,所述炭纤维复合材料应用于滤芯的制作工艺中。优选地,所述滤芯的制作工艺包括如下的步骤:1)按配比准备筛分后的活性炭、活性炭纤维、合成纤维、亚硫酸钙粉、锌合金粉末,加入粘结剂和水混合均匀,得到混合料浆;2)将步骤1)得到的混合料浆置于成型设备中,加工成为滤芯半成品;3)将步骤2)得到的滤芯半成品放入离心机中,脱水甩干;4)最后,将滤芯半成品放入烤箱中烘干,得到滤芯成品。优选地,所述步骤1)之前还有步骤5),所述步骤5)为分别将活性炭、活性炭纤维、合成纤维、亚硫酸钙粉、锌合金粉末进行研磨处理,并经100-200目筛分。优选地,步骤3)中离心机的旋转速度为1500r/min。优选地,步骤4)中烤箱的温度为105-120℃。本发明的有益效果在于:1、普通的活性炭纤维材料呈疏松多孔的结构特点,在自来水流速超过8L/min的大流量情况下,自来水经过炭纤维材料的疏孔时,水经过炭纤维材料时由于停留时间太短,炭纤维材料来不及处理,所以余氯去除能力比较低,本发明的炭纤维复合材料将亚硫酸钙粉末及铜锌合金粉末分散到炭纤维材料的疏孔中,增加了炭纤维与过滤水的接触面积,延长过滤水通过炭纤维滤芯的处理时间,确保过滤得更充分更彻底,有效地解决炭纤维材料在大流量时余氯去除能力比较低的缺点,显著提高余氯去除能力;2、普通炭纤维滤芯使用一段时间后,炭纤维材料会滋生细菌,采用铜锌合金混合的炭纤维滤芯有很好的抑菌效果,保证炭纤维滤芯能长期使用,同时也能去除水中的重金属;复合炭纤维滤芯完全可以用在冲凉沐浴及全屋净水用,满足大通量过滤效果好的要求;3、本发明的活性炭填充在活性炭纤维的细孔里,具有善活性炭纤维的性能同时能降低活性炭纤维的成本;活性炭纤维粉在净水过程中起主要的吸附作用是关键性材料、决定产品的性能;合成纤维有利于复合炭纤维各材料亚硫酸钙粉、铜锌合金粉末与炭纤维的合成;几种组分协同作用使炭纤维复合材料的过滤效果更好;4、本发明炭纤维复合材料组分中的亚硫酸钙去除余氯能力非常快,只需0.8秒的接触时间就能完全处理水中的余氯,经大量实验测试1克亚硫酸钙能连续处理超过2吨自来水的余氯,自来水采用氯气消毒,具有很强的刺激性气味,其与亚硫酸钙的反应原理:Cl2+H2O=HClO+HClHClO+HCl+2CaSO3=CaSO4↓+CaCl2+H2O+O2↑其中的铜锌合金具有抑菌、除重属的能力:水通过铜锌合金处理介质时,其氧化还原电位从+200mV变化到-500mV,在一般情况下,各种类型的微生物只能在特定的氧化还原电位下生长,电位的大幅度变化,能破坏细菌的细胞,从而控制了微生物的生长,起到抑菌的作用。铜锌合金处理介质可以去除水中的重金属离子,如铅、汞、铜、镍、镉、砷、锑和其他许多可溶性重金属离子,通过氧化还原反应作用完成的;铜锌合金去除重金属离子的机理如下:金属离子镀覆于铜锌合金处理介质的表面或进入铜锌合金晶格中,从而使有毒重金属污染物结合在铜锌合金上,例如,水中溶解的铅离子还原成不溶性的铅原子,并镀覆于铜锌合金介质的表面;X射线衍射研究发现汞的去除是形成了铜-汞合金。具体实施方式下面,结合具体实施方式,对本发明做进一步描述:一种滤芯,其是由炭纤维复合材料制成,该炭纤维复合材料由如下重量份计的组分制备而成:其中,粘结剂为聚醋酸乙烯脂、乙酸乙烯脂、聚乙烯醇吡咯烷酮中的一种。滤芯的制作工艺包括如下的步骤:1)分别将活性炭、活性炭纤维、合成纤维、亚硫酸钙粉、锌合金粉末进行研磨处理,并经100-200目筛分;2)按配比准备筛分后的活性炭、活性炭纤维、合成纤维、亚硫酸钙粉、锌合金粉末,加入粘结剂和水混合均匀,得到混合料浆;3)将步骤2)得到的混合料浆置于成型设备中,加工成为滤芯半成品;4)将步骤3)得到的滤芯半成品放入离心机中,离心机旋转速度为1500r/min,脱水甩干;5)最后,将滤芯半成品放入烤箱中烘干,烤箱的温度为105-120℃,得到滤芯成品。实施例1一种滤芯,其是由炭纤维复合材料制成,该炭纤维复合材料由如下重量份计的组分制备而成:滤芯的制作工艺包括如下的步骤:1)分别将活性炭、活性炭纤维、合成纤维、亚硫酸钙粉、锌合金粉末进行研磨处理,并经100目筛分;2)按配比准备将筛分后的活性炭、活性炭纤维、合成纤维、亚硫酸钙粉、锌合金粉末,加入聚醋酸乙烯脂和水混合均匀,得到混合料浆;3)将步骤2)得到的混合料浆置于成型设备中,加工成为滤芯半成品;4)将步骤3)得到的滤芯半成品放入离心机中,离心机旋转速度为1500r/min,脱水甩干;5)最后,将滤芯半成品放入烤箱中烘干,烤箱的温度为105℃,得到滤芯成品。实施例2一种滤芯,其是由炭纤维复合材料制成,该炭纤维复合材料由如下重量份计的组分制备而成:滤芯的制作工艺包括如下的步骤:1)分别将活性炭、活性炭纤维、合成纤维、亚硫酸钙粉、锌合金粉末进行研磨处理,并经200目筛分;2)按配比准备筛分后的活性炭、活性炭纤维、合成纤维、亚硫酸钙粉、锌合金粉末,加入乙酸乙烯脂和水混合均匀,得到混合料浆;3)将步骤2)得到的混合料浆置于成型设备中,加工成为滤芯半成品;4)将步骤3)得到的滤芯半成品放入离心机中,离心机旋转速度为1500r/min,脱水甩干;5)最后,将滤芯半成品放入烤箱中烘干,烤箱的温度为110℃,得到滤芯成品。实施例3一种滤芯,其是由炭纤维复合材料制成,该炭纤维复合材料由如下重量份计的组分制备而成:滤芯的制作工艺包括如下的步骤:1)分别将活性炭、活性炭纤维、合成纤维、亚硫酸钙粉、锌合金粉末进行研磨处理,并经160目筛分;2)按配比准备筛分后的活性炭、活性炭纤维、合成纤维、亚硫酸钙粉、锌合金粉末,加入聚乙烯醇吡咯烷酮和水混合均匀,得到混合料浆;3)将步骤2)得到的混合料浆置于成型设备中,加工成为滤芯半成品;4)将步骤3)得到的滤芯半成品放入离心机中,离心机旋转速度为1500r/min,脱水甩干;5)最后,将滤芯半成品放入烤箱中烘干,烤箱的温度为105℃,得到滤芯成品。实施例4一种滤芯,其是由炭纤维复合材料制成,该炭纤维复合材料由如下重量份计的组分制备而成:滤芯的制作工艺包括如下的步骤:1)分别将活性炭、活性炭纤维、合成纤维、亚硫酸钙粉、锌合金粉末进行研磨处理,并经100目筛分;2)按配比准备筛分后的活性炭、活性炭纤维、合成纤维、亚硫酸钙粉、锌合金粉末,加入聚醋酸乙烯脂和水混合均匀,得到混合料浆;3)将步骤2)得到的混合料浆置于成型设备中,加工成为滤芯半成品;4)将步骤3)得到的滤芯半成品放入离心机中,离心机旋转速度为1500r/min,脱水甩干;5)最后,将滤芯半成品放入烤箱中烘干,烤箱的温度为120℃,得到滤芯成品。本发明制得的滤芯的性能效果测试:以市售的与实施例1-4同一规格的炭纤维滤芯作为对比例,以实施例1-4得到的滤芯成品作为实验例,同时通入同一水源、同一流量(8L/min)的自来水进行过滤,检测过滤水中余氯的量,检测结果如下表所示:表1滤芯过滤水中余氯的去除率总流量实施例1实施例2实施例3实施例4对比例10L99.99%99.98%99.98%99.99%73.37%500L99.95%99.91%99.91%99.93%73.34%2000L99.85%99.83%99.82%99.81%73.04%4000L99.46%99.42%99.45%99.43%67.17%6000L98.45%98.39%98.46%98.36%60.72%8000L97.81%97.72%97.75%97.72%59.46%10000L94.99%94.91%95.01%94.08%53.18%12000L94.23%94.15%94.31%94.18%51.56%14000L91.05%90.99%91.01%90.98%41.18%由上表可以看出,本实施例1-4的滤芯与市售的滤芯相比,本发明的滤芯能大量吸收水中的氯,确保过滤得更充分更彻底,满足大通量过滤效果好的要求。对于本领域的技术人员来说,可根据以上描述的技术方案以及构思,做出其它各种相应的改变以及变形,而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。当前第1页1 2 3 

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