[发明专利]生物炭基热固性树脂复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物炭基热固性树脂复合材料及其制备方法，所述生物炭基热固性树脂复合材料的制备方法包括以下步骤：(1)生物炭原料的前处理：直接取粉碎后的生物炭粉料；(2)与热固性树脂(环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂、脲醛树脂、不饱和聚酯树脂等其中一种或一种以上)、固化剂等混合均匀；(3)填充；(4)固化成型。本发明生物炭基热固性树脂复合材料的制备方法过程较简单，环保，所制得的生物炭基热固性树脂复合材料机械性能高，实现了可再生生物质资源的高值化综合利用。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，特别是涉及一种生物炭基热固性树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

生物炭，也叫生物质炭、生物质焦，是由植物生物质在完全或部分缺氧的情况下经高温热解炭化产生的一类高度芳香化难熔性固态物体，属于黑炭的一种类型。生物炭是一种新型的环境友好型材料，其来源广、可降解、成本低、比表面积大、吸附性好等，所制备成的复合材料广泛应用于固碳减排、水源净化、重金属吸附、土壤改良、高品质能源等日常生活中。因此，具有广阔的市场前景和良好的社会经济效益。

利用生物炭制备复合材料是生物炭资源利用的一种重要途径，当前，生物质炭复合材料主要分为三类。第一类是生物炭-磁性复合材料，将制备好的生物炭水悬浮液与Fe3+/Fe2+溶液混合，利用Fe3+/Fe2+将生物炭磁化，制备生物炭磁性复合材料，其对污染物的去除能力显著提高。然而，一方面，生物炭磁性复合材料的制备过程中需要加入大量的Fe3+/Fe2+、NaOH等化学试剂，对环境造成潜在的危害；另一方面，后续化学试剂的回收以及大量废水的处理既危害环境又增加成本。第二类是生物炭-纳米复合材料，生物炭纳米复合材料的制备多通过浸蘸法，即将生物质原材料直接与纳米材料的悬浮液混合，搅拌均匀后烘干，再在高温下限氧/绝氧裂解。然而纳米材料溶解性差，且在环境中容易团聚，限制了纳米材料的推广应用。第三类，生物炭-无机复合材料。用化学修饰的方法将无机材料与生物炭复合，在生物炭表面添加一些能够与污染物相互作用的基团，从而提高吸附效果。然而，一方面，化学修饰的方法需要加入大量的有害化学试剂，危害环境；另一方面，化学修饰方法过程相对复杂，不利于工业化。

生物炭基热固性树脂复合材料是一种新型复合材料。生物炭基热固性树脂复合材料具有以下特点：首先，生物炭材料来源广泛，价格便宜；其次，生物炭基热固性树脂复合材料中，生物炭的用量较大，而生物炭是环境友好型材料，因此，复合材料具有较好的生物可降解性；再次，生物炭的制备过程中植物纤维需经过高温处理，可使纤维素和半纤维素分解，芳香化程度增加，碳元素含量增加，氢和氧元素含量降低，疏水性有所增强，能有效增强其与热固性树脂的界面相容性，因此，可制备机械性能优良的生物炭基热固性树脂复合材料。

目前，尚缺少生物炭基热固性树脂复合材料的的制备方法以及相关的成型配方。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种生物炭基热固性树脂复合材料的制备方法。

具体技术方案如下：

一种生物炭基热固性树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)生物炭原料前处理：

直接取生物炭原料，利用高速多功能粉碎机进行粉碎至粉料，备用；

(2)与环氧树脂和固化剂混合：

取适量步骤(1)的所述生物炭粉料，加入热固性树脂混合均匀，然后再加入固化剂混合均匀，备用；

(3)填充：

将所述步骤(2)中混合好热固性树脂和固化剂的生物炭混合物置于成型模具中，填充均匀；

(4)固化成型：

将所述步骤(3)所得样品在一定温度下放置适当时间，固化成型，脱除模具，即得。