基于不同发泡剂的木质素基泡沫炭的制备及性能研究
发布时间：2021-02-21 04:16
采用玉米秸秆碱木质素部分替代苯酚与甲醛反应合成木质素基酚醛树脂,并利用正戊烷、正己烷、活性炭负载正己烷3种发泡剂,经过物理发泡、高温炭化分别制备得到木质素基泡沫炭CF-P、CF-H和CF-ACH。研究结果表明:不同发泡剂发泡制备得到的木质素基酚醛泡沫均具有良好的热稳定性,经800℃热分解后的最终炭收率依然为47.95%;木质素基酚醛树脂泡沫炭为非石墨化无定型炭,孔形呈球形或椭球形,孔径分布在20～300μm之间;3种泡沫炭表观密度在0.15～0.55 g/cm3之间,最高压缩强度可达13.13 MPa;CF-P、CF-ACH、CF-H比表面积分别为471.22、186.72和42.08 m2/g,开孔率都大于64%,微孔面积百分比均在77%以上。
【文章来源】：林产化学与工业. 2020,40(04)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
碱木质素(a)与木质素基酚醛泡沫(b)的TG-DTG曲线图
在同一炭化温度,选择发泡剂类型不同,制备得到的木质素基泡沫炭放大2 000倍的表面形貌如图2所示。由图可知,3种木质素基泡沫炭都是由20～300 μm的泡孔、泡孔壁及韧带组成;其中,泡孔通过韧带相连,韧带维持泡沫炭的基本骨架,泡孔的孔形为球形与椭球形。对比分析还可发现,CF-H型木质素基泡沫炭的泡孔结构更为规则,相应的泡孔尺寸差异性较小,泡孔表面上占有的多级孔含量明显低于CF-ACH和CF-P型木质素基泡沫炭,韧带和孔壁更致密,质地均匀;而CF-P韧带几乎消失。这是因为在同等比例下,正戊烷的密度低于正己烷,使得正戊烷的体积较正己烷多,而正戊烷的沸点低于正己烷,使得在高速搅拌过程中,正戊烷所形成的小液滴将会更多地分散在单位质量的木质素基酚醛树脂中,在高温环境下,小液滴迅速气化形成泡孔也更多,使得泡孔合并的机率增大,导致了CF-P型木质素基泡沫炭的韧带更薄,泡孔更大。而CF-ACH型木质素基泡沫炭泡孔大小和孔壁多级孔都多于CF-H型木质素基泡沫炭,这是因为发泡剂的分散性提高了。此外,3种泡沫炭表面还存有少量晶体物质,这可能是在实验前期制备过程中使用NaOH与HCl反应生成NaCl晶体,致使其残留于泡沫炭中。
根据波义耳-马略特定律,计算试样的不可透过体积,进一步计算得到表观开孔率,但在准备测试样品中,难免会将一些闭孔结构变成开孔结构,因此要校正所测得的表观开(闭)孔率,才能如实地表征样品的泡孔结构和评价样品的性能。一般测试结果之间的偏差要小于0.005%,因此一般测定次数都为6次。在开孔/闭孔率测试过程中,给予一定压力的条件下,He气会渗入泡沫炭中极小的孔隙和不规则空陷中,泡孔结构越规则、孔壁上多级孔结构类型越少的木质素基泡沫炭,其闭孔率越高。如图3所示,CF-P、CF-ACH和CF-H闭孔率依次增大,这与上述分析一致。2.2.3 孔隙结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]木质素基酚醛树脂泡沫的制备及性能研究[J]. 周方浪,郑志锋,杨静,杨海艳,邓佳,史正军. 林产化学与工业. 2018(06)
[2]KOH原位活化对木质素基泡沫炭的结构性能调控[J]. 周方浪,杨静,杨海艳,邓佳,郑志锋,秦永剑,史正军. 林业工程学报. 2019(02)
[3]核桃壳粉液化产物大孔泡沫炭的制备研究[J]. 万永坤,刘守庆,赵建蓉,黄元波,郑志锋,李雪梅. 西南林业大学学报(自然科学). 2017(03)
[4]高强度酚醛树脂泡沫炭的制备研究[J]. 李雪梅,刘守庆,黄元波,杨晓琴,郑云武,黄贵祥,郑志锋. 林产化学与工业. 2016(05)
[5]泡沫炭的制备及应用[J]. 赵鑫,李伟,刘守新,李斌. 林产化学与工业. 2012(03)
本文编号：3043828
【文章来源】：林产化学与工业. 2020,40(04)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
碱木质素(a)与木质素基酚醛泡沫(b)的TG-DTG曲线图
在同一炭化温度,选择发泡剂类型不同,制备得到的木质素基泡沫炭放大2 000倍的表面形貌如图2所示。由图可知,3种木质素基泡沫炭都是由20～300 μm的泡孔、泡孔壁及韧带组成;其中,泡孔通过韧带相连,韧带维持泡沫炭的基本骨架,泡孔的孔形为球形与椭球形。对比分析还可发现,CF-H型木质素基泡沫炭的泡孔结构更为规则,相应的泡孔尺寸差异性较小,泡孔表面上占有的多级孔含量明显低于CF-ACH和CF-P型木质素基泡沫炭,韧带和孔壁更致密,质地均匀;而CF-P韧带几乎消失。这是因为在同等比例下,正戊烷的密度低于正己烷,使得正戊烷的体积较正己烷多,而正戊烷的沸点低于正己烷,使得在高速搅拌过程中,正戊烷所形成的小液滴将会更多地分散在单位质量的木质素基酚醛树脂中,在高温环境下,小液滴迅速气化形成泡孔也更多,使得泡孔合并的机率增大,导致了CF-P型木质素基泡沫炭的韧带更薄,泡孔更大。而CF-ACH型木质素基泡沫炭泡孔大小和孔壁多级孔都多于CF-H型木质素基泡沫炭,这是因为发泡剂的分散性提高了。此外,3种泡沫炭表面还存有少量晶体物质,这可能是在实验前期制备过程中使用NaOH与HCl反应生成NaCl晶体,致使其残留于泡沫炭中。
根据波义耳-马略特定律,计算试样的不可透过体积,进一步计算得到表观开孔率,但在准备测试样品中,难免会将一些闭孔结构变成开孔结构,因此要校正所测得的表观开(闭)孔率,才能如实地表征样品的泡孔结构和评价样品的性能。一般测试结果之间的偏差要小于0.005%,因此一般测定次数都为6次。在开孔/闭孔率测试过程中,给予一定压力的条件下,He气会渗入泡沫炭中极小的孔隙和不规则空陷中,泡孔结构越规则、孔壁上多级孔结构类型越少的木质素基泡沫炭,其闭孔率越高。如图3所示,CF-P、CF-ACH和CF-H闭孔率依次增大,这与上述分析一致。2.2.3 孔隙结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]木质素基酚醛树脂泡沫的制备及性能研究[J]. 周方浪,郑志锋,杨静,杨海艳,邓佳,史正军. 林产化学与工业. 2018(06)
[2]KOH原位活化对木质素基泡沫炭的结构性能调控[J]. 周方浪,杨静,杨海艳,邓佳,郑志锋,秦永剑,史正军. 林业工程学报. 2019(02)
[3]核桃壳粉液化产物大孔泡沫炭的制备研究[J]. 万永坤,刘守庆,赵建蓉,黄元波,郑志锋,李雪梅. 西南林业大学学报(自然科学). 2017(03)
[4]高强度酚醛树脂泡沫炭的制备研究[J]. 李雪梅,刘守庆,黄元波,杨晓琴,郑云武,黄贵祥,郑志锋. 林产化学与工业. 2016(05)
[5]泡沫炭的制备及应用[J]. 赵鑫,李伟,刘守新,李斌. 林产化学与工业. 2012(03)
本文编号：3043828
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3043828.html
