生物質炭化復合材料的制備與物性研究.pdf

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

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種生物質材料分別進行炭化,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、顆粒分布和官能團等基本性質進行測定。將生物質炭化材料中具有代表性的毛竹炭粉粉碎后進行炭化復合材料成型工藝研究,分別進行炭粉造粒成型和炭粉制板成型工藝研究,利用正交實驗設計方法得到最佳工藝參數。 再進行生物質炭化復合材料的物性研究,分別進行結構分析、抗壓強度分析和熱學性能分析,最

3、后進行生物質炭化復合材料制備與物性之間的影響關系研究。 結果表明：隨著最終炭化溫度的升高生物質材料的炭化得率降低；5種生物質炭粉顆粒粒徑的分布區(qū)間為0.11～85μm：5種生物質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；生物質材料炭化后的官能團主要變化為醚鍵(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為占總質量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：占總質量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(達到最大強度需要30天);酚醛膠粘劑炭板成型的最佳工藝參數：占總質量40％酚醛膠,壓力在實驗室條