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新型多孔炭材料——木陶瓷的研究

李淑君  
【摘要】: 木陶瓷的研究是在“高效利用木材资源,利用可再生资源创生新材料,减少不可再 生资源消耗,保护地球环境”的立意下开展的。木陶瓷是一种原料价格低廉,制造成本 合理,性能优异,用途广泛,具有广阔的开发应用前景的新型炭材料。此项研究在国内 还几乎为空白。 本研究采用酚醛树脂浸渍木质材料,经过高温烧结制得木陶瓷产品,并对产品得率、 性能、影响因素、微观结构以及烧结过程中的化学变化等进行了分析,并探讨了阻燃处 理提高产品性能的可能性。产品得率、性能和炭材料组成等受树脂浓度和烧结温度影响 较大。 采用低温氮吸附法分析了木陶瓷的孔隙结构,实验证明未处理样品吸附能力很差, 酚醛树脂处理为炭化物引入较多的微孔,吸附能力得到改善。 通过SEM观察,酚醛树脂对木材细胞壁有润胀、填充作用,从而增强细胞壁,很多 树脂填充于交错纤维间的空隙中,增强了纤维与纤维间的结合。 本实验首次采用原子力显微镜(AFM)观察了大青杨木材和固化酚醛树脂样品的表 面形态。炭化使样品的表面粗糙度增加10倍以上。 首次利用热重-差示扫描量热-傅立叶红外(TG-DSC-FTIR)分析技术对木陶瓷烧结 过程中的化学变化进行了分析,酚醛树脂处理中密度板样品的热分解基本上为中密度板 和酚醛树脂的热分解之和。样品在800℃之前的热处理过程中持续发生分解,因而得率 和产品性能变化较大。800℃之后变化较少,产品性能基本稳定。 尝试阻燃剂复合酚醛树脂处理样品制取木陶瓷,样品的体积变化和部分性能与其同 树脂浓度无阻燃处理样品基本相似。阻燃剂的添加,改变了木陶瓷烧结过程中的热分解 机理,虽然提高了得率,但是基本不能提高炭化材料强度。


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