[发明专利]一种多孔仿生木质类陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔仿生木质类陶瓷的制备方法，属于仿生材料技术领域。本发明将木材切割成块材，真空冷冻干燥至恒重，得干燥块材；再将干燥块材固定于水槽底部，浸泡于饱和盐溶液中，超声浸渍，待自然冷却至室温后，将水槽中块材取出，并真空冷冻干燥，得盐溶液浸渍块材；随后将盐溶液浸渍块材转入反应釜，于温度为39℃条件下，向反应釜中通入载有三甲基铝的氮气，保压反应6～8h后，泄压至常压，得熏蒸块材；再将所得熏蒸块材和树脂混合浸渍后，模压成型，再于惰性气体保护状态下煅烧，冷却，即得多孔仿生木质类陶瓷。本发明所得多孔仿生木质类陶瓷具有优异的力学性能。

技术领域

本发明公开了一种多孔仿生木质类陶瓷的制备方法，属于仿生材料技术领域。

背景技术

木陶瓷，主要的原料是酚醛树脂浸渍过的木材（或木质材料）。原料在隔绝氧气的条件下烧结，制得木陶瓷。木陶瓷的制造工艺可分为三种：a.木质材料先经树脂浸渍后，炭化得到木陶瓷板材，然后再加工为成品；b.木质材料先经过切削加工成型，再用树脂浸渍，高温烧结，最后再进行磨削加工；c.木材纤维与酚醛树脂混合，硬化成型，然后进行高温烧结，再进行磨削加工。而整个木陶瓷的制造过程中，关键步骤是树脂浸渍及高温烧结木陶瓷。

木陶瓷通常是由各种木质材料浸渍热固性树脂或液化木材后经高温真空碳化制成的，既是一种新型的环境友好型材料，又是一种新型的多孔碳材料。据报道，在碳化过程中，热固性树脂转变为玻璃态的硬碳，木粉转变为无定形的软碳，同时形成很多气孔，因此木陶瓷是由玻璃碳、无定形碳和气孔组成的。正是木陶瓷的这种特殊结构决定了木陶瓷具有很多优异的性能，如良好的隔热、耐磨擦磨损、耐腐蚀、阻尼、电学和电磁屏蔽等性能，以及高比表面积、轻质、多孔等特性。木陶瓷的原料来源广泛，如各种果渣、废纸、废弃的农作物和木质材料等。总而言之，木陶瓷性能优异，原料廉价，生产成本低且不污染环境，是一种新型的工程材料和生态材料。酶解木质素是从生物质酶解制备功能性多糖、生物天然气、生物乙醇等生物炼制过程的残渣中提取出来的，整个提取过程都是在相对温和的条件下进行，木质素原有的很多功能团，如酚羟基、醇羟基和甲氧基等，都得到较好的保留。因此，酶解木质素相对于传统造纸工业得到的木质素产品具有更好的应用价值。合理利用酶解木质素，不仅能促进自然资源的有效利用，减少污染，而且能为生物炼制工业带来可观的经济利益。但是目前传统的木陶瓷还存在力学性能不佳的问题，因此还需对其进行研究。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统多孔仿生木质类陶瓷在制备过程中采用的浸渍方式易导致浸渍不均匀，且内部浸渍不充分，从而引起产品力学性能下降的问题，提供了一种多孔仿生木质类陶瓷的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）将木材切割成块材，真空冷冻干燥至恒重，得干燥块材；

（2）将干燥块材固定于水槽底部，浸泡于温度为60～65℃的饱和盐溶液中，超声浸渍，待自然冷却至室温后，将水槽中块材取出，并真空冷冻干燥，得盐溶液浸渍块材；

（3）将盐溶液浸渍块材转入反应釜，于温度为39℃条件下，向反应釜中通入载有三甲基铝的氮气直至反应釜压力达到0.16～0.18MPa，随后缓慢升温至65～70℃，使反应釜内压力上升至0.3～0.4MPa，保压反应6～8h后，泄压至常压，得熏蒸块材；

（4）将所得熏蒸块材和树脂混合浸渍后，模压成型，再于惰性气体保护状态下煅烧，冷却，即得多孔仿生木质类陶瓷。

步骤（1）所述木材为杨木、杉木、柳木、橡木、桉木、柚木、酸枝木、花梨木、鸡翅木、胡桃木或香樟木中的任意一种。

步骤（1）所述块材的尺寸为：长度为1～10cm，宽度为0.6～5.5cm，高度为1～8cm。