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生物质炭化复合材料的制备与物性研究

作　者: 叶黎佳
导　师: 刘志坤
学　校: 浙江林学院
专　业: 木材科学与技术
关键词: 生物质炭化复合材料胶粘剂成型物性
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

生物质是指通过光合作用形成含有纤维素、半纤维素、木质素等成分的生物体,经自然演变或人类采伐后失去生理代谢功能的生物体材料。生物质资源具有数量巨大、形式繁多、可再生、对环境友好、利用方式多样等特点。为使生物质资源得到更充分的利用,将生物质材料进行炭化后可得到生物质炭化材料,通过对其进行物理性能的分析,再进行复合材料成型工艺的研究即可开发出新型的生物质炭化复合材料。本次研究首先采用2条炭化温度曲线进行对比试验的方法,研究生物质炭化材料的制备工艺。对茶饼、干巴豆、刨花、竹锯屑、稻草和混合型砂光粉5种生物质材料分别进行炭化,得出炭化得率并分析影响因素。然后对炭粉的松散密度、振实密度、颗粒分布和官能团等基本性质进行测定。将生物质炭化材料中具有代表性的毛竹炭粉粉碎后进行炭化复合材料成型工艺研究,分别进行炭粉造粒成型和炭粉制板成型工艺研究,利用正交实验设计方法得到最佳工艺参数。再进行生物质炭化复合材料的物性研究,分别进行结构分析、抗压强度分析和热学性能分析,最后进行生物质炭化复合材料制备与物性之间的影响关系研究。结果表明:随着最终炭化温度的升高生物质材料的炭化得率降低;5种生物质炭粉颗粒粒径的分布区间为0.11~85μm;5种生物质炭粉振实密度和松散密度差异较大,同种炭粉的振实密度与松散密度的比值约为2倍;生物质材料炭化后的官能团主要变化为醚键(C—O—C)、羰基(C O)、甲基(CH3)和亚甲基(CH2)消失,仍存有羟基(OH)、烯烃(C C)和芳香族化合物;毛竹粉和毛竹炭粉在水和酒精中均能部分润湿,酒精对其润湿性能要优于水;炭粉造粒成型的最佳工艺参数为占总质量40%的酚醛胶,压力在实验室条件下最高980N,加压时间为40s,静置24h后,加10%的水帮助成型,在烘箱中以160℃,加热80min;氯氧镁炭板成型的最佳工艺参数:占总质量60%的氯氧镁,压力在实验室条件下最高1200N,加压时间为2～3min,静置8天(达到最大强度需要30天);酚醛胶粘剂炭板成型的最佳工艺参数:占总质量40%酚醛胶,压力在实验室条件下最高1200N,加压时间为2～3min,在烘箱中以160℃,加热80min;在成型前后,炭粉的结构受到较大的影响,最主要的表现为其颗粒表面的孔隙被一定程度地覆盖,颗粒之间的组合方式被改变;氯氧镁成型方法和酚醛胶粘剂制板成型方法的产物在力学强度上并不高,在热学性能上有较强的表现;氯氧镁成型方法的产物在力学性能和热学性能上均高于酚醛胶粘剂制板成型方法的产物;成型产物的物理性能与其成型工艺有着非常密切的关系。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
前言  8-9
1 生物质资源及其利用  9-14
  1.1 生物质资源概述  9-10
  1.2 生物质资源利用情况  10-12
  1.3 生物质资源利用最新进展  12-13
  1.4 本课题研究的主要内容  13
  1.5 本课题研究的目的意义及创新点  13-14
2 生物质炭化材料的制备和物性研究  14-27
  2.1 生物质炭化材料的制备  14-19
    2.1.1 试验材料  14-15
    2.1.2 制备方法与设备  15
    2.1.3 生物质炭化材料制备工艺  15-19
  2.2 生物质炭粉的基本性质  19-26
    2.2.1 生物质炭粉制备工艺  19
    2.2.2 生物质炭粉基本性质测定  19-26
  2.3 小结  26-27
3 毛竹炭化复合材料成型原理与工艺研究  27-40
  3.1 成型原料制备与物性测试  27-31
    3.1.1 试验原料与方法  27
    3.1.2 成型原料物性测定  27-31
    3.1.3 辅助炭粉成型材料  31
  3.2 毛竹炭粉造粒成型工艺研究  31-36
    3.2.1 毛竹炭粉造粒成型机理  31
    3.2.2 毛竹炭粉造粒成型工艺  31-36
  3.3 毛竹炭粉制板成型工艺研究  36-39
    3.3.1 成型机理  36
    3.3.2 试验材料与方法  36-37
    3.3.3 成型工艺研究  37-39
  3.4 小结  39-40
4 毛竹炭化复合材料的物性研究  40-53
  4.1 毛竹炭化复合材料的结构分析  40-43
    4.1.1 生物质炭化复合材料的结构分析方法  40
    4.1.2 炭粉与酚醛胶粘剂结合的结构分析  40-41
    4.1.3 炭粉与氯氧镁结合的结构分析  41-42
    4.1.4 毛竹炭化复合材料密度测定分析  42-43
  4.2 毛竹炭化复合材料的抗压强度分析  43
  4.3 毛竹炭化材料热学性能分析  43-51
    4.3.1 导热性能分析  43-44
    4.3.2 阻燃性能分析  44-51
  4.4 毛竹炭化复合材料制备与物性之间的影响关系  51-53
  4.5 小结  53
5 结论  53-55
参考文献  55-57
附录  57-59
个人简介  59-60
致谢  60

生物质炭化复合材料的制备与物性研究

内容摘要

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