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中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó),農(nóng)作物秸稈分布廣、產(chǎn)量大、種類(lèi)多,是一種普遍的資源。雖然近些年我國(guó)對(duì)秸稈的利用有很大提升,但依然存在30％的秸稈廢棄,秸稈資源的再利用依然任重道遠(yuǎn)。木質(zhì)陶瓷(Woodceramics)是一種新型多孔碳素材料,具有很好的應(yīng)用特性,它由熱固性樹(shù)脂浸漬后的木材再在高溫爐中真空炭化而成,可以減少環(huán)境污染。本文使用麥秸稈(油菜秸稈)進(jìn)行粉碎,再加入凹凸棒石、酚醛樹(shù)脂、酒精和固化劑,并按照不同的配比麥:石=6:1、麥:石=5:1、麥:石=4:1、麥:石=3:1、麥:石=2:1、麥:石=1:1、麥:石=1:2、油:石=2:1、油:石=1:1、油:石=1:2進(jìn)行熱壓成型,然后分別在600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃進(jìn)行燒結(jié)制備出木質(zhì)陶瓷/凹凸棒石復(fù)合材料。
首先對(duì)麥秸基木質(zhì)陶瓷/凹凸棒石復(fù)合材料從氣孔率、殘?zhí)柯?、抗彎?qiáng)度、體積密度、真密度和電阻率六個(gè)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行測(cè)試,并對(duì)其形成機(jī)理,性能特征進(jìn)行分析,了解各個(gè)組分及溫度的變化對(duì)其制備產(chǎn)生的影響。當(dāng)原料配比為麥:石=2:1時(shí)(麥秸/g:凹凸棒石/g:酚醛樹(shù)脂/g:酒精/ml:固化劑/g=100:50:75:75:37.5),燒結(jié)溫度為700~800℃時(shí)材料的各物理性能較為理想。得出各組分發(fā)生的變化:麥秸稈在高溫?zé)Y(jié)時(shí)炭化發(fā)生脫水,纖維素先是解聚形成新的碳?xì)浠衔锝Y(jié)構(gòu),隨著燒結(jié)溫度增高,纖維素開(kāi)始炭化,生成的物質(zhì)既存在石墨晶體又存在無(wú)定形組分;酚醛樹(shù)脂在高溫?zé)Y(jié)下先發(fā)生解聚,后漸漸炭化生成玻璃化的硬炭;凹凸棒石具有很高的熱活性、燒結(jié)后體積改變不大,隨著燒結(jié)溫度升高晶體結(jié)構(gòu)塌陷。
然后用油菜秸稈基木質(zhì)陶瓷/凹凸棒石復(fù)合材料(油:石=2:1、油:石=1:1、油:石=1:2)和麥秸基木質(zhì)陶瓷/凹凸棒石復(fù)合材料(麥:石=2:1、麥:石=1:1、麥:石=1:2)相比較在配比相同,燒結(jié)溫度相同,原料不同的情況下,六個(gè)指標(biāo)的變化差異。得出配比油:石=1:2(油菜秸稈/g:凹凸棒石/g:酚醛樹(shù)脂/g:酒精/ml:固化劑/g=100:200:150:150:75)的樣品性能最為理想,各項(xiàng)性能的規(guī)律性也最好。并初步了解,添加油菜稈或是秸稈對(duì)材料的殘?zhí)悸?、抗彎?qiáng)度影響幾乎沒(méi)有;添加麥秸稈材料的氣孔率、體積密度略大于添加油菜稈,真密度略小于添加油菜稈;添加油菜稈的導(dǎo)電率略好。
并且使用x射線衍射分析(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)其的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。得出木質(zhì)陶瓷/凹凸棒石復(fù)合材料是多孔非晶態(tài)碳材料。并了解復(fù)合材料在炭化后依然具有類(lèi)似木材的孔洞,并且隨炭化溫度的升高,成分的變化。

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    關(guān)鍵詞：
    復(fù)合材料 木質(zhì)陶瓷 凹凸棒石 熱壓成型 微觀結(jié)構(gòu) 性能特征
    作者：
    譚方良
    學(xué)位授予單位：
    合肥工業(yè)大學(xué)
    授予學(xué)位：
    碩士
    學(xué)科專(zhuān)業(yè)：
    環(huán)境工程
    導(dǎo)師姓名：
    吳文濤
    學(xué)位年度：
    2013
    語(yǔ)種：
    中文
    分類(lèi)號(hào)：
    TB332
    在線出版日期：
    2014年03月31日