采用玉米秸稈堿木質(zhì)素部分替代苯酚與甲醛反應(yīng)合成木質(zhì)素基酚醛樹(shù)脂,并利用正戊烷、正己烷、活性炭負(fù)載正己烷3種發(fā)泡劑,經(jīng)過(guò)物理發(fā)泡、高溫炭化分別制備得到木質(zhì)素基泡沫炭CF-P、CF-H和CF-ACH。研究結(jié)果表明:不同發(fā)泡劑發(fā)泡制備得到的木質(zhì)素基酚醛泡沫均具有良好的熱穩(wěn)定性,經(jīng)800℃熱分解后的最終炭收率依然為47.95%;木質(zhì)素基酚醛樹(shù)脂泡沫炭為非石墨化無(wú)定型炭,孔形呈球形或橢球形,孔徑分布在20～300μm之間;3種泡沫炭表觀密度在0.15～0.55 g/cm³之間,最高壓縮強(qiáng)度可達(dá)13.13 MPa;CF-P、CF-ACH、CF-H比表面積分別為471.22、186.72和42.08 m²/g,開(kāi)孔率都大于64%,微孔面積百分比均在77%以上。 

【文章來(lái)源】：林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè). 2020,40(04)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

堿木質(zhì)素(a)與木質(zhì)素基酚醛泡沫(b)的TG-DTG曲線圖

在同一炭化溫度,選擇發(fā)泡劑類型不同,制備得到的木質(zhì)素基泡沫炭放大2 000倍的表面形貌如圖2所示。由圖可知,3種木質(zhì)素基泡沫炭都是由20～300 μm的泡孔、泡孔壁及韌帶組成;其中,泡孔通過(guò)韌帶相連,韌帶維持泡沫炭的基本骨架,泡孔的孔形為球形與橢球形。對(duì)比分析還可發(fā)現(xiàn),CF-H型木質(zhì)素基泡沫炭的泡孔結(jié)構(gòu)更為規(guī)則,相應(yīng)的泡孔尺寸差異性較小,泡孔表面上占有的多級(jí)孔含量明顯低于CF-ACH和CF-P型木質(zhì)素基泡沫炭,韌帶和孔壁更致密,質(zhì)地均勻;而CF-P韌帶幾乎消失。這是因?yàn)樵谕缺壤?正戊烷的密度低于正己烷,使得正戊烷的體積較正己烷多,而正戊烷的沸點(diǎn)低于正己烷,使得在高速攪拌過(guò)程中,正戊烷所形成的小液滴將會(huì)更多地分散在單位質(zhì)量的木質(zhì)素基酚醛樹(shù)脂中,在高溫環(huán)境下,小液滴迅速氣化形成泡孔也更多,使得泡孔合并的機(jī)率增大,導(dǎo)致了CF-P型木質(zhì)素基泡沫炭的韌帶更薄,泡孔更大。而CF-ACH型木質(zhì)素基泡沫炭泡孔大小和孔壁多級(jí)孔都多于CF-H型木質(zhì)素基泡沫炭,這是因?yàn)榘l(fā)泡劑的分散性提高了。此外,3種泡沫炭表面還存有少量晶體物質(zhì),這可能是在實(shí)驗(yàn)前期制備過(guò)程中使用NaOH與HCl反應(yīng)生成NaCl晶體,致使其殘留于泡沫炭中。

根據(jù)波義耳-馬略特定律,計(jì)算試樣的不可透過(guò)體積,進(jìn)一步計(jì)算得到表觀開(kāi)孔率,但在準(zhǔn)備測(cè)試樣品中,難免會(huì)將一些閉孔結(jié)構(gòu)變成開(kāi)孔結(jié)構(gòu),因此要校正所測(cè)得的表觀開(kāi)(閉)孔率,才能如實(shí)地表征樣品的泡孔結(jié)構(gòu)和評(píng)價(jià)樣品的性能。一般測(cè)試結(jié)果之間的偏差要小于0.005%,因此一般測(cè)定次數(shù)都為6次。在開(kāi)孔/閉孔率測(cè)試過(guò)程中,給予一定壓力的條件下,He氣會(huì)滲入泡沫炭中極小的孔隙和不規(guī)則空陷中,泡孔結(jié)構(gòu)越規(guī)則、孔壁上多級(jí)孔結(jié)構(gòu)類型越少的木質(zhì)素基泡沫炭,其閉孔率越高。如圖3所示,CF-P、CF-ACH和CF-H閉孔率依次增大,這與上述分析一致。2.2.3 孔隙結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]KOH原位活化對(duì)木質(zhì)素基泡沫炭的結(jié)構(gòu)性能調(diào)控[J]. 周方浪,楊靜,楊海艷,鄧佳,鄭志鋒,秦永劍,史正軍.  林業(yè)工程學(xué)報(bào). 2019(02)
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