生物質(zhì)炭化復(fù)合材料的制備與物性研究.pdf

1、生物質(zhì)是指通過光合作用形成含有纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等成分的生物體,經(jīng)自然演變或人類采伐后失去生理代謝功能的生物體材料。生物質(zhì)資源具有數(shù)量巨大、形式繁多、可再生、對環(huán)境友好、利用方式多樣等特點。為使生物質(zhì)資源得到更充分的利用,將生物質(zhì)材料進(jìn)行炭化后可得到生物質(zhì)炭化材料,通過對其進(jìn)行物理性能的分析,再進(jìn)行復(fù)合材料成型工藝的研究即可開發(fā)出新型的生物質(zhì)炭化復(fù)合材料。 首先采用2條炭化溫度曲線進(jìn)行對比試驗的方法,研究生物質(zhì)炭化材料的制

2、備工藝。對茶餅、干巴豆、刨花、竹鋸屑、稻草和混合型砂光粉5種生物質(zhì)材料分別進(jìn)行炭化,得出炭化得率并分析影響因素。 然后對炭粉的松散密度、振實密度、顆粒分布和官能團(tuán)等基本性質(zhì)進(jìn)行測定。將生物質(zhì)炭化材料中具有代表性的毛竹炭粉粉碎后進(jìn)行炭化復(fù)合材料成型工藝研究,分別進(jìn)行炭粉造粒成型和炭粉制板成型工藝研究,利用正交實驗設(shè)計方法得到最佳工藝參數(shù)。 再進(jìn)行生物質(zhì)炭化復(fù)合材料的物性研究,分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、抗壓強(qiáng)度分析和熱學(xué)性能分析,最

3、后進(jìn)行生物質(zhì)炭化復(fù)合材料制備與物性之間的影響關(guān)系研究。 結(jié)果表明：隨著最終炭化溫度的升高生物質(zhì)材料的炭化得率降低；5種生物質(zhì)炭粉顆粒粒徑的分布區(qū)間為0.11～85μm：5種生物質(zhì)炭粉振實密度和松散密度差異較大,同種炭粉的振實密度與松散密度的比值約為2倍；生物質(zhì)材料炭化后的官能團(tuán)主要變化為醚鍵(C-O-C)、羰基(C=O)、甲基(CH3)和亞甲基(CH2)消失,仍存有羥基(OH)、烯烴(C=C)和芳香族化合物；毛竹粉和毛竹炭粉在水

4、和酒精中均能部分潤濕,酒精對其潤濕性能要優(yōu)于水；炭粉造粒成型的最佳工藝參數(shù)為占總質(zhì)量40％的酚醛膠,壓力在實驗室條件下最高980N,加壓時間為40s,靜置24h后,加10％的水幫助成型,在烘箱中以160℃,加熱80min;氯氧鎂炭板成型的最佳工藝參數(shù)：占總質(zhì)量60％的氯氧鎂,壓力在實驗室條件下最高1200N,加壓時間為2～3min,靜置8天(達(dá)到最大強(qiáng)度需要30天);酚醛膠粘劑炭板成型的最佳工藝參數(shù)：占總質(zhì)量40％酚醛膠,壓力在實驗室條