[发明专利]一种植物纤维基泡沫炭的制备方法

摘要

本发明公开了一种植物纤维基泡沫炭的制备方法，属于泡沫炭制备技术领域。本发明制得的泡沫炭以纯生物质材料植物纤维作为原料，代替了难以再生的石油化工原料，先利用磷酸作为水热催化剂，使得纤维塑性变强，机械性能提高，而且在水热作用下，半纤维素分离出有机酸，利于纤维之间的结合进一步提高，将塑化后的植物纤维和甲醛等反应制得树脂化纤维，利用聚乙二醇的分散效应和自组装功能，提高了泡沫炭的孔隙率，由于树脂化纤维中含有木质素基体，这些基团中氧原子上的未共用电子对可以与金属离子形成配位键，而且刚性金属的掺入也使得泡沫炭的力学强度再次得到提高，最终制得的泡沫炭导热系数高，孔隙丰富且力学性能优异，具有广阔的应用前景。 1

主权项

1.一种植物纤维基泡沫炭的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）称取桦树皮粉碎并过80目筛，收集过筛木屑，将木屑和质量分数为85%的磷酸溶液以及水混合后装入高压水热釜中，高压水热处理8～10h；

（2）待上述高压水热处理结束后，得到水热产物，再将质量分数为35%的甲醛溶液、氢氧化钠和水热产物混合，并加入烧杯中，将烧杯移入水浴锅中，加热升温至60～70℃，保温反应30～40min，得到反应物；

（3）将上述反应物和质量分数为10%的聚乙二醇乙醇溶液混合后装入带有回流装置的三口烧瓶中，对三口烧瓶加热升温至95～100℃，回流反应1～2h，反应结束后用浓度为0.5mol/L盐酸调节反应产物pH至中性，减压蒸馏脱水20～30min，得到树脂化纤维；

（4）按重量份数计，称取20～30份硝酸银、30～40份硝酸铜和100～200份去离子水混合得到金属盐溶液，将上述树脂化纤维和金属盐溶液混合后放入超声振荡仪中，超声振荡处理1～2h；

（5）待上述超声振荡处理结束后，过滤分离得到滤饼，将滤饼和吐温80以及正戊烷混合均匀得到混合物，再向混合物中滴加浓硫酸，搅拌均匀后立刻注入尺寸为10×10×10cm的塑料模具中，在60～70℃下保温发泡固化20～30h，得到发泡坯体；

（6）将上述发泡坯体移入炭化炉中，并向炭化炉中通入氩气直至置换出炉中所有空气，在氩气保护下保温炭化2～4h，出料即得植物纤维基泡沫炭。

2.根据权利要求1所述的一种植物纤维基泡沫炭的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的木屑和质量分数为85%的磷酸溶液以及水的质量比为20:1:100，高压水热处理的压力为4～5MPa，高压水热处理的温度为200～220℃。

3.根据权利要求1所述的一种植物纤维基泡沫炭的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的质量分数为35%的甲醛溶液、氢氧化钠和水热产物的质量比为100:1:150。

4.根据权利要求1所述的一种植物纤维基泡沫炭的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的反应物和质量分数为10%的聚乙二醇乙醇溶液的质量比为5:1，减压蒸馏脱水的压力为0.05～0.08MPa。

5.根据权利要求1所述的一种植物纤维基泡沫炭的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的树脂化纤维和金属盐溶液的质量比为1:5，超声振荡处理的频率为25～35kHz。

6.根据权利要求1所述的一种植物纤维基泡沫炭的制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述的滤饼和吐温80以及正戊烷按质量比为50:1:4，浓硫酸的滴加量为混合物质量的1%，浓硫酸的浓度为18.4mol/L。

7.根据权利要求1所述的一种植物纤维基泡沫炭的制备方法，其特征在于：步骤（6）中所述的保温炭化的温度为700～800℃。