[发明专利]一种酶解木质素陶瓷的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及木陶瓷的制造方法。

背景技术

随着人们对环境的重视，新型生态环境材料成为世人关注的焦点。利用废弃可再生的生 物资源制备高性能的新材料，逐步减少不可再生资源的消耗，对于保护地球环境具有重大意 义。很多国家都在研究木质废弃物再利用和由木质材料衍生新材料，木陶瓷就是基于这种“ 利用废材料，创生高性能新材料”的思想而开发出的一种新材料。木陶瓷最初是在上世纪90 年代由日本学者提出的，是一种利用废弃的生物质材料浸渍固化剂(如酚醛树脂、呋喃树脂 )，干燥后在真空(或氮气保护)下高温焙烧而成的新型多孔碳材料，在力学、热学、电磁 学和摩擦学等方面具有优异的特性，广泛用作电极、发热体、刹车衬里、功能材料和结构材 料等。

目前木陶瓷的制造过程主要是由木质材料浸渍酚醛树脂后在无氧条件下高温烧结制备， 酚醛树脂的合成原料苯酚来源于石油化工，苯酚价格高且对人体有毒(如：可被吸入、食入 或经皮吸收，对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用，可抑制中枢神经或损害肝、肾功能，吸入高 浓度蒸气可致头痛、头晕、乏力、视物模糊、肺水肿等；误服引起消化道灼伤，出现烧灼痛 ，呼出气带酚味，呕吐物或大便可带血液，有胃肠穿孔的可能，可出现休克、肺水肿、肝或 肾损害，出现急性肾功能衰竭，可死于呼吸衰竭；眼接触可致灼伤；可经灼伤皮肤吸收，经 一定潜伏期后引起急性肾功能衰竭)，而合成的酚醛树脂有游离酚存在，所以当采用由木质 材料浸渍酚醛树脂后在无氧条件下高温烧结制备木陶瓷的制造过程中会给人体带来毒害，且 制造成本高。

发明内容

本发明目的是为了解决现有采用由木质材料浸渍酚醛树脂后在无氧条件下高温烧结制备 木陶瓷的制造过程中酚醛树脂会给人体带来毒害以及制造成本高的问题，而提供一种酶解木 质素陶瓷的制造方法。

酶解木质素陶瓷的制造方法按以下步骤进行：一、按质量比10～200∶1将酶解木质素和 氢氧化钠水溶液加入到反应器中，在30～65℃下搅拌反应10min，然后加入质量浓度为37％的 甲醛，在50~100℃下反应0.5h～5h后降温，得改性酶解木质素；二、按质量比1∶0～10将改 性酶解木质素与造纸工业木质素或者酶解木质素加入到反应器中并搅拌混合均匀，然后在20 ～105℃下干燥至含水率为15％以下，得木质素粉末并铺装于模具中，在1～30MPa的条件下压 制1～5min，得木质素粉末成型坯体；三、将木质素粉末成型坯体置于真空烧结炉中，抽真 空至绝压在10⁴Pa以下，以10℃/min的升温速度加热至120℃，保温10min，然后以2～10℃ /min的升温速度加热至600～2000℃，保温0h～3h后降温，即得到酶解木质素陶瓷；其中步 骤一中甲醛按着酶解木质素和甲醛的质量比为2～50∶1的量加入。

本发明提供了一种以酶解木质素为基本原料，加以改性后制造酶解木质素陶瓷，制造过 程中无需使用酚醛树脂，即无需消耗来源于石油化工的苯酚，生产成本降低40％，且避免了 苯酚给人体带来的毒害。本发明生产工艺简单，产品具有优良的力学强度。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式酶解木质素陶瓷的制造方法按以下步骤进行：一、按质量 比10～200∶1将酶解木质素和氢氧化钠水溶液加入到反应器中，在30～65℃下搅拌反应 10min，然后加入质量浓度为37％的甲醛，在50~100℃下反应0.5h～5h后降温，得改性酶解木 质素；二、按质量比1∶0～10将改性酶解木质素与造纸工业木质素或者酶解木质素加入到反 应器中并搅拌混合均匀，然后在20～105℃下干燥至含水率为15％以下，得木质素粉末并铺装 于模具中，在1～30MPa的条件下压制1～5min，得木质素粉末成型坯体；三、将木质素粉末 成型坯体置于真空烧结炉中，抽真空至绝压在10⁴Pa以下，以10℃/min的升温速度加热至120 ℃，保温10min，然后以2～10℃/min的升温速度加热至600～2000℃，保温0h～3h后降温， 即得到酶解木质素陶瓷；其中步骤一中甲醛按着酶解木质素和甲醛的质量比为2～50∶1的量 加入。

本实施方式中酶解木质素为以植物纤维为原料发酵生产燃料乙醇后的剩余木质素。