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        浸漬壓力對(duì)竹陶瓷性能的影響

        2013-01-01 00:00:00吳自成李春霞龐敏
        安徽農(nóng)學(xué)通報(bào) 2013年4期

        摘 要:以酚醛樹脂與毛竹竹粉為原料制備竹陶瓷,利用掃描電鏡(SEM)分別對(duì)竹陶瓷的微觀構(gòu)造與物相進(jìn)行了表征,并對(duì)不同浸漬壓力對(duì)竹陶瓷的密度、炭得率、體積干縮率的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示,浸漬壓力為0.6、1.0、1.4MPa時(shí),竹陶瓷的炭得率分別為36.54%、40.37%、41.57%,竹陶瓷的體積干縮率分別為51.35%、52.67%、54.82%。

        關(guān)鍵詞:竹陶瓷;浸漬壓力;影響

        中圖分類號(hào) S795 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731(2013)04-130-02

        木陶瓷是由木材或木質(zhì)材料經(jīng)熱固性樹脂浸漬后混合、成型,在真空環(huán)境下高溫炭化得到的一種新型炭材料。在高溫?zé)峤膺^(guò)程中,木材或木質(zhì)材料會(huì)轉(zhuǎn)變成無(wú)定形的軟炭,而熱固性樹脂會(huì)轉(zhuǎn)變成硬質(zhì)的玻璃炭,原存在于木質(zhì)材料中的孔隙結(jié)構(gòu)依然會(huì)存在于木陶瓷中,因此,木陶瓷即是無(wú)定形的軟炭和硬質(zhì)的玻璃炭構(gòu)成的多孔性復(fù)合材料[1-2]。木陶瓷因其具有很多優(yōu)異的性能,如質(zhì)輕、多孔、高比表面積、耐腐蝕、耐摩擦和電磁屏蔽及良好的力學(xué)和電學(xué)性質(zhì)等而得到了廣泛關(guān)注[3-5],在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)可用作催化劑載體、吸附劑及電磁屏蔽材料等。目前,制備木陶瓷最典型的方法是以實(shí)木、MDF或木/竹粉為原料,常壓浸漬熱固性樹脂后制備木陶瓷[6-8]。筆者利用豐富的竹材資源,以毛竹竹粉和酚醛樹脂為原料制備竹陶瓷,分析了不同樹脂浸漬壓力對(duì)竹陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響,旨在為合理制定竹陶瓷的制備工藝提供理論基礎(chǔ)。

        1 材料與方法

        1.1 試樣的準(zhǔn)備 毛竹和酚醛樹脂均取自安徽池州地區(qū),首先利用中草藥粉碎機(jī)對(duì)毛竹進(jìn)行粉碎,過(guò)40~60目篩待用,含水率12%。浸漬用酚醛樹脂固含量為40%~42%。

        將竹粉置于TFCF5-6.0型正負(fù)壓反應(yīng)釜中,抽真空并保持1h。研究表明[9],隨著酚醛樹脂含量的增加,木陶瓷的炭得率增大,尺寸收縮率減小,抗彎強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度增大,耐磨性增強(qiáng),竹陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能最穩(wěn)定。因此,利用計(jì)量泵按照酚醛樹脂和竹粉質(zhì)量比為60:40,將酚醛樹脂泵入釜中,分別加壓至0.6、1.0、1.4MPa,并保持1h。將其取出烘干后,壓制成直徑為3cm、高度為1cm的竹粉餅(壓力為5MPa,時(shí)間為10min),再將其置于MXX1100箱式氣氛爐中進(jìn)行高溫炭化。炭化工藝如下:以10°C/min的速率從室溫升高到120°C,然后以3°C/min的速率升高到800°C,保溫60min,再以3°C/min的速率繼續(xù)升溫至1 000°C,保溫240min,冷卻至200°C。

        采用荷蘭FEI公司生產(chǎn)的FEI Quanta 200型環(huán)境掃描電子顯微鏡對(duì)竹陶瓷的外觀形貌特征進(jìn)行研究。

        3 結(jié)論

        (1)浸漬壓力0.6、1.0和1.4MPa時(shí),竹陶瓷的炭得率分別為36.54%、40.37%和41.57%,

        (2)當(dāng)浸漬壓力為0.6、1.0和1.4MPa時(shí),竹陶瓷的體積干縮率為51.35%、52.67%、54.82%。

        參考文獻(xiàn)

        [1]T.X. FAN,T. Hirose,T. Okabe. Surface Area Characteristics of Woodceramics[J]. J . Porous Mater,2001,8(3):211-217.

        [2]K. Shibata,K. Kasai,T. Okabe,and K. Saito. Electrical resistivity of porous carbon materials,“Woodceramics” at low temperatures[J]. J . Porous Mater,1995,2(4):287-290.

        [3]K. Hokkirigawa,T. Okabe,and K. Saito,Wear properties of new porous carbon materials: Woodceramics[J]. J . Porous Mater,1995,2(3):229-235.

        [4]H. Iizuka,M. Fushitani,M. Ohtsuka,et al. Mechanical properties of porous carbon materials i.e. woodceramics[J]. J . Mater. Sci. Letter,1996,15(20):1 770-1 772.

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        [6]J. Li,S. Li. Pyrolysis of medium density fiberboard impregnated with phenol formaldehyde resin[J]. J . Wood Sci,20065,52(4):331–336.

        [7]李淑君,李堅(jiān),劉一星. 木陶瓷的制造——實(shí)木陶瓷[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2002,30(4):5-7.

        [8]李淑君,李堅(jiān),劉一星. 木陶瓷的制造——中密度纖維板木陶瓷[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2002,30(5): 47-49.

        [9]陶毓博,李淑君,李鵬等. 酚醛樹脂用量對(duì)木陶瓷性能的影響[J]. 材料熱處理學(xué)報(bào),2010,31(2):26-29.

        [10]Okabe T.,Saito K. New Porous Carbon Materials,Woodeeramics: Development and Fundamental Properties[J]. J Porous Mater,1995,2(3):207-213. (責(zé)編:徐世紅)

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