沙柳液化产物/异氰酸酯泡沫材料热学性能研究

为探究阻燃剂对沙柳液化产物/异氰酸酯泡沫材料导热行为的影响和开发具有阻燃特性的聚合物复合材料，以沙柳多元醇液化产物为原料、辛酸亚锡为催化剂、水为发泡剂，与异氰酸酯进行发泡制备沙柳液化产物/异氰酸酯硬质泡沫，利用正交试验法研究工艺因子对硬质泡沫材料导热性能的影响规律，使用锥形量热仪（CONE）对该材料燃烧行为进行分析。结果表明:1）沙柳液化产物/异氰酸酯泡沫材料制备工艺对导热性能的影响关系为阻燃剂添加量＞沙柳液化产物与异氰酸酯比例＞阻燃剂种类，方差分析表明工艺因子对导热性能的影响均不显著；2）最优工艺:阻燃剂添加量8%，沙柳液化产物/异氰酸酯比例1.0∶1.0，阻燃剂为有机蒙脱土，制备的硬质泡沫材料密度0.168 g·cm^-3，抗压强度0.83 MPa，导热系数0.118 3 W·m^-1·K^-1，此工艺制备的聚氨酯泡沫是一种优良的保温材料；3）不同有机蒙脱土添加量的沙柳液化产物/异氰酸酯泡沫燃烧行为属于双阶段燃烧过程，阻燃剂有机蒙脱土添加量8%，燃烧开始时间推迟至120 s且总热释放量降低。     

沙柳多元醇液化产物流变性能的研究

沙柳木粉在液化剂和催化剂的作用下制成的液化产物可生产制作聚氨酯、环氧树脂、胶黏剂等。研究沙柳液化产物的流变性能,可探索宏观流变性质与液体微观内部反应机理之间的关系,优化设备结构和加工工艺条件,对其高效利用有着重大意义。本试验将沙柳木粉在浓硫酸催化条件下进行多元醇液化,通过改变液化处理条件(反应时间、反应温度和催化剂用量)制备具有不同流变性能的沙柳液化产物。利用旋转型流变仪对所制备的沙柳液化产物进行流变性能测试和分析。沙柳木粉液化条件的单因素试验和正交试验分析结果表明:影响沙柳液化产物黏度的主要因素是反应时间,其次是反应温度和催化剂用量,最佳工艺条件为反应时间70 min、反应温度170℃、催化剂用量5%。在最佳工艺条件下,剪切速率为78.87 s-1时,黏度为0.26 Pa·s。红外光谱(FT-IR)分析得出,液化物中纤维素被大量降解,半纤维素和木质素部分降解,羟基增加,生成更多的反应活性官能团,此条件下液化反应更加充分,流体黏度较大。流变性能测试结果显示:稳态扫描测试时,黏度随剪切速率的增加逐渐减小,表现出剪切变稀的现象;剪切应力随着剪切速率的增加逐渐升高,表现出假塑性流体的性质。通过动态频率扫描曲线变化规律分析,储能模量和损耗模量随着角频率的升高而逐渐增加,复数黏度却随之减小。     

沙柳液化产物制备聚氨酯/环氧树脂互穿网络聚合物泡沫的性能

为研究沙柳液化产物制备聚氨酯/环氧树脂互穿网络聚合物(PU/EP IPN)泡沫的最佳发泡工艺,以沙柳液化产物和异氰酸酯(MDI)、环氧树脂(EP)为主要原料,水为发泡剂,辛酸亚锡为催化剂,纳米有机蒙脱土(OMMT)为形核剂进行试验,探讨了EP、MDI、辛酸亚锡、水和OMMT的添加量对泡沫材料表观密度和压缩强度的影响,并应用扫描电镜和热重分析仪对泡沫材料进行表征。结果表明:各主要原料和发泡助剂对泡沫轻质材料力学性能的影响由大至小分别为:环氧树脂添加量异氰酸酯添加量催化剂辛酸亚锡添加量发泡剂水添加量OMMT添加量;通过单因素和正交试验得到的优化工艺所制泡沫材料的表观密度为0.091 g/cm~3,压缩强度为0.835 MPa;随着EP添加量的增加,IPN泡沫的热稳定性有所增加,添加OMMT对泡沫材料的阻燃性能有很大的提升。     

以Cu颗粒强化导热的木质基复合相变储热材料性能研究

  目的  高导热的填料虽然能够提升木质基复合相变储热材料的储放热速率,但存在的易团聚现象无法使其均匀分散于材料内部。本研究旨在利用溶液还原法,由内而外地在轻木基体内原位生成单分散的金属铜颗粒,为提高木质基复合相变储热材料的储放热性能探索绿色、经济的道路。  方法  首先利用酸性亚氯酸钠溶液对轻木进行脱木素处理以提高其对相变材料的封装效率。然后利用CuSO₄溶液与抗坏血酸溶液在脱木素轻木内利用溶液还原法多次循环制备单分散金属Cu颗粒,并将反应完全后的轻木利用真空浸渍法与石蜡（PW）制备具有Cu颗粒强化导热的木基复合相变储热材料。采用场发射电子显微镜（SEM）、红外光谱分析（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）、差式扫描量热仪（DSC）、导热系数测试仪和温度巡检仪对材料的微观、结晶、化学结构及储放热性能进行评价。  结果  轻木经脱木素处理后其对石蜡的封装效率从64.9%提升至了82.6%。经过抗坏血酸对Cu2+的还原作用,在轻木基体内原位制造出了Cu。然而循环次数过少,Cu不能均匀地分布在木材基体内,而过多的循环次数则会过量地影响轻木对相变材料的封装效果;其中3次的循环次数最为合适,以此所制备的复合相变储热材料导热系数提升了1.76倍,熔融与凝固潜热分别高达143.7、142.9 J/g,同时储热与放热时间分别缩短了23.7%与32.6%,展现出了更好的温度调节潜力。  结论  利用溶液还原法能够有效地在轻木基体内均匀制备金属Cu颗粒,并且以3次循环制备的Cu颗粒强化导热的木基复合相变储热材料储放热性能较好。      

高性能重组木研究进展及应用建议北大核心

重组木作为一种“小材大用、劣材优用”的绿色木质材料,是人工林速生材未来极具发展前景的加工利用途径之一,能够有效缓解我国木材的供需矛盾。本文围绕重组木的高性能化制备,重点阐述了不同处理工艺条件对其性能的影响,总结了其在工业化进程中面临的难题,并提出了相应解决方法。其中,着重针对重组木产品应用的高值化与功能化短缺的现状,根据重组木的性能特点构思了“重组木材色定向调控”及“高性能木质强化玻璃”的新概念,以期为我国速生材资源高值化利用的产业升级提供解决思路和途径。