[发明专利]一种轻质高强多孔生物质基泡沫炭的制备方法

说明书

本发明提供一种轻质高强多孔生物质基泡沫炭的制备方法，涉及泡沫炭材料领域，包括以下步骤：(1)从水葫芦中提取木质素粉体；(2)利用木质素粉体制备木质素酚醛树脂；(3)将木质素酚醛树脂加入到平板硫化剂上模压成型，得到胚体，将胚体用适量乙醇浸渍1‑5h后取出置于高压釜内，再加入适量乙醇将其没过，打开气瓶通入CO₂并同时升温，至反应釜内温度为80‑100℃，压力为22‑25MPa，保温保压一段时间后打开泄压阀门，迅速泄压，将胚体取出；(4)将所得到的胚体放入管式炉中氮气保护下进行炭化处理，本发明所制备的多孔生物质基泡沫炭孔隙率高，孔径均匀，比表面积高达18000cm²·g‑1以上，而且力学强度高，是一种优秀的新型多孔材料。

技术领域

本发明涉及泡沫炭材料领域，具体涉及一种轻质高强多孔生物质基泡沫炭的制备方法。

背景技术

泡沫炭是一种以碳原子为骨架的多孔高分子材料，其具有耐腐蚀、耐高温、密度小、比表面积大、热导率和电导率可调等优点,可用于制备吸附材料、电极材料、储热材料、催化剂载体、绝热材料及吸波材料等。它除具有炭材料的常规性能外，泡沫炭还具有密度小、强度高、抗热震、易加工等特性和良好的导电、导热、吸波等物理和化学性能，通过与金属或非金属复合，可以获得高性能的结构材料。这些优异的性能使泡沫炭在化工、航空航天、电子等诸多技术领域极具应用潜力。泡沫炭材料的研究内容涉及新原料的选择与调变、制备工艺技术的开发和优化、产品的微观结构、材料的力学性能、热性能的揭示和调控以及最佳应用途径的拓展等各个方面。

中国专利CN 108483443 A公开了一种高吸附多孔生物质基泡沫炭的制备方法。该发明以改性猪皮粉末和改性柚子皮颗粒为基材，改性亚麻纤维作为促进改性剂，并辅以碳酸氢铵和磷酸铵等制备得到高吸附多孔生物质基泡沫炭，首先利用碳酸氢钠溶液对猪皮进行化学处理，再利用碱性溶液对柚子皮进行改性，增加有效的比表面积，提高生物质基泡沫炭的吸附性，利用碱溶液和硅烷偶联剂KH-550对亚麻纤维进行表面改性，改性后促使其纤维素的结晶度提高，有利于亚麻纤维的力学性能得到提高，同时提高了基材与亚麻纤维的界面强度，促进了亚麻纤维与基材的相容性，有利于生物质基泡沫炭的强度得到提高，具有广泛的应用前景。

中国专利CN 108358185 A公开了一种增韧高导热泡沫炭的制备方法。该发明将丝瓜络棉体浸入自制悬浮液中，得到负载聚四氟乙烯的丝瓜络棉体，向丝瓜络棉体中滴入铝熔体，将填充铝的丝瓜络棉体放入马弗炉中，得到丝状泡沫铝模板，将丝状泡沫铝模板作为阳极，石墨棒作为阴极，电解氧化得到阳极氧化铝泡沫模板，将膨胀石墨酸液、沥青、环氧树脂混合得到混合树脂，将混合树脂熔体浇注于阳极氧化铝泡沫模板上，得到泡沫炭预成型体，将泡沫炭预成型体放入管式炉中，得到增韧高导热泡沫炭，该发明通过向丝瓜络棉体中负载聚四氟乙烯提高丝瓜络作为模板的耐热性能，膨胀石墨酸液对混合树脂炭化过程有促进作用，应用前景广阔。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种轻质高强多孔生物质基泡沫炭的制备方法。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种轻质高强多孔生物质基泡沫炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水葫芦洗净粉碎过80目筛干燥后加入到正己烷-丙酮混合溶液中，回流脱脂处理8-12h，抽滤后烘箱烘干加入到苯乙醇中升温至40-45℃浸渍处理2-5h再放入烘箱中烘干，用盐酸调节二氧六环-水混合溶液的pH至4.5-5.5，再将烘干后的水葫芦粉体加入，搅拌加热至50-60℃提取15-20h后过滤，加入乙醇溶液室温搅拌5-10h后过滤，滤液减压浓缩至呈粘稠状，加入稀硫酸后搅拌10-30min，5-10℃静置20-40min后析出固体，抽滤，固体烘干研磨，得到木质素粉体；