일반기술

전기방사를 이용한 페놀계 초극세 탄소섬유 및 초극세활성탄소섬유와 그 제조방법

본 발명은 고성능의 전자재료나 흡착재료에서 요구되는 초고비표면적의 특성을 구현하기 위해 페놀계 섬유를 탄소화 및 활성화 하여 초극세 활성 탄소섬유를 제조하는 것에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 점도가 낮아 전기방사가 불가능한 페놀계 수지에 경화제를 첨가하여 나노단위의 섬유를 부직포상태로 제조가능한 전기방사를 실시할 수 있는 특성을 제공한다. 또한 방사용액 단계에서 예비열처리 함으로써 열가소성수지인 페놀섬유를 열경화성 수지로 변환시킬 수 있으며 방사된 페놀섬유를 가교 촉진용액에 침지하여 열경화처리시 섬유가 녹아 융착현상이 나타나는 것을 방지하는 특징을 제공한다. 이와 같은 방법으로 제조된 초극세 페놀 경화섬유를 불활성 가스 분위기하에서 열처리하여 초극세 탄소섬유를 제조하며, 경화섬유나 탄소섬유에 활성가스 분위기나 약품처리를 함으로써 초극세 활성탄소섬유를 제조할 수 있다. 이와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 각종 복합재료용 필러, 단열재, 촉매지지체, 전기이중층 슈퍼캐퍼시터 및 연료전지용 전극재, 각종 고성능 흡착재 등의 다양한 산업분야에 활용이 가능한 초고비표면적의 활성탄소섬유를 저가에 해당하는 페놀수지를 이용하여 안정화 과정 없이 제조할 수 있다.초극세 페놀계 활성탄소섬유의 제조에 있어서, 다음의 각 단계를 거쳐 제조된 것을 특징으로 하는 초극세 활성탄소 섬유; 제1단계는 노볼락 페놀수지에 HMTA를 첨가한 후 알콜용제에 용해하여 방사용액을 제조하는 단계 제2단계는 상기 방사용액을 예비열처리하는 단계 제3단계는 전기방사를 통해 초극세 페놀 섬유 웹을 형성하는 단계 제4단계는 상기 섬유 웹에 열경화처리를 하여 초극세 페놀 경화섬유를 형성하는 단계 제5단계는 상기 페놀 경화섬유를 탄소화하여 초극세 탄소섬유를 만드는 단계로 구성