[发明专利]一种利用环氧树脂和工业碱木质素制备木质陶瓷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用环氧树脂和工业碱木质素制备木质陶瓷的方法，属于生物质材料制备方面的技术领域。

背景技术

木质陶瓷是由日本研究人员于上世纪90年代提出的一种新型碳-碳复合材料，通过高温烧结热固性树脂浸渍的木材，可以得到具有类似陶瓷性能的制品。经过近二十年的探索，木质陶瓷材料的研究得到了长足的发展，并拓展出碳化硅木质陶瓷、金属木质陶瓷等分支。作为一种生物质基新材料，木质陶瓷在自润滑、电磁屏蔽等方面展现出独特的性能，吸引了国内外研究人员的广泛关注，作为一些陶瓷材料的替代品，木质陶瓷具有良好的应用前景。

作为自然界中储量最丰富的的芳香族化合物，木质素是构成木质资源材料三大基本化学组分之一，是以苯丙烷为结构单元通过醚键和碳-碳键连接的高含碳量天然可再生高聚物。木质素的高值化开发利用研究方兴未艾，但由于工业快速发展，制浆造纸企业等产生的木质素副产品供大于求，绝大部分工业木质素都没有得到充分利用。探索木质素高值化利用新途径，对推动可持续发展，实现经济社会发展与生态环境保护共赢具有科学意义和经济价值。

发明内容

本发明的目的旨在针对现有技术的不足，提供一种利用环氧树脂和工业碱木质素制备木质陶瓷的方法。该制备方法工艺简便，成本廉价，易于控制，将制浆造纸行业产生的工业碱木质素引入木质陶瓷的制备过程中，既能开辟木质素高值化应用的新途径，为保护环境集约利用生物质资源做出贡献，也能有助于进一步降低木质陶瓷材料的生产成本，改善木质陶瓷的理化性能。本发明所采用的技术方案为：一种利用环氧树脂和工业碱木质素制备木质陶瓷的方法，其具体步骤如下：

(1)称取60～80份E-44环氧树脂，水浴加热备用。

(2)称取15～30份工业碱木质素、6～8份固化剂，加入50～70份无水乙醇，在水浴加热条件下进行磁力搅拌，得到咖啡色溶液A。

(3)趁热将环氧树脂缓缓注入咖啡色溶液A中，得到咖啡色粘稠混合物B，密封条件下继续水浴加热磁力搅拌一段时间，混合均匀后停止搅拌，只通过水浴进行加热，将无水乙醇尽量除去。

(4)将咖啡色粘稠混合物B置于电热真空干燥箱中，在加热条件下真空脱气。

(5)趁热将脱气完毕的咖啡色粘稠混合物注入金属模具中，陈放12～18h。

(6)将模具加热至180～200℃，保温60～90min，冷却后得到预烧坯体。

(7)将预烧坯体包覆于石英砂中，在氩气气氛保护下烧结，即得到该发明所涉及的木质陶瓷。

在步骤1、2、3中，水浴温度为65～80℃。

在步骤2中，所使用的固化剂为二氰二胺，使用时需先用研钵仔细研细。

在步骤3中，密闭加热磁力搅拌时间为5～10h，混合均匀后继续水浴加热的时间为2～3h。

在步骤4中，干燥箱温度为70～80℃，真空度0.04～0.05Mpa，真空脱气时间90min。

在步骤7中，烧结制度为：升温速度5℃/min，烧结温度800～1000℃，保温时间1h。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和效果：

1、采用无水乙醇作为稀释剂与分散介质，有助于改善固化剂和木质素在高粘度环氧树脂的分散性，得到均匀分散、密度均一混合物体系。

2、采用高温潜伏性固化剂，使树脂具有较长的常温适用期，因此有充分的混料时间，同时也方便通过升温的方式改善树脂的流动性，而不必担心树脂提前固化。同时工业碱木质素对环氧树脂固化具有一定的促进作用，可以节约固化剂的用量，进一步降低成本。

3、该制备方法流程简单，工艺简便，成本廉价，易于控制，有着良好的发展前景和进一步深入拓展研究的价值。

具体实施方式

下面结合具体实施事例，对本发明进行详细说明：

实施例1

(1)称取60～80份E-44环氧树脂，水浴加热备用。

(2)称取15～30份工业碱木质素、6～8份固化剂，加入50～70份无水乙醇，在水浴加热条件下进行磁力搅拌，得到咖啡色溶液A。

(3)趁热将环氧树脂缓缓注入咖啡色溶液A中，得到咖啡色粘稠混合物B，密封条件下继续水浴加热磁力搅拌一段时间，混合均匀后停止搅拌，只通过水浴进行加热，将无水乙醇尽量除去。

(4)将咖啡色粘稠混合物B置于电热真空干燥箱中，在加热条件下真空脱气。

(5)趁热将脱气完毕的咖啡色粘稠混合物注入金属模具中，陈放12～18h。

(6)将模具加热至180～200℃，保温60～90min，冷却后得到预烧坯体。