固化过程中木质碳纤维原丝微细结构的生成演化

将杉木木粉经苯酚液化、熔融纺丝后,在甲醛、盐酸和蒸馏水组成的固化液中固化,得到木质碳纤维原丝。讨论了木质碳纤维原丝在固化过程中的表面形貌、官能团变化、微晶结构和热稳定性。得到的结论如下：①固化过程中,原丝表面保持平滑,未发生明显变化,固化升温时间达到4h后固化比较完全,原丝内部结构致密。②固化条件为3h＋2h时,苯环上的H原子开始被取代,原丝进入固化交联初阶段。升温时间达到4h后生成的亚甲基键和苯环上的羟基发生脱水缩合反应,生成C—O—C和少量C—C=O结构,交联反应加强。③不同固化阶段原丝的片层间距（d002）均稳定在0．448～0．479范围内,同时,沿c轴上的堆积高度（Lc）在1h＋2h时最小,2h＋2h时最大,2h后略微下降,随着固化时间增加,维持在0．805—0．833范围内。④固化初期原丝的热稳定性较差,在900℃失重率达99．3％;升温时间从2h到5h时,失重率从63．9％逐渐降到52．8％,原丝稳定性提高。⑤原丝中微孔的比例随固化时间的增加呈增大趋势,固化过程中有部分非微孔的孔隙向微孔转化。     

竹质碳纤维原丝制备过程中化学基团的变化

采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)测定毛竹粉、竹材液化物、经不同合成温度合成的纺丝液以及不同稳定化时间处理制得的原丝,获得其红外光谱图谱,在此基础上进行竹质碳纤维原丝制备过程中化学基团变化的研究,进而为优质竹质碳纤维原丝的制备提供理论依据。     

竹材碳纤维原丝的稳定化工艺初探

以磷酸浓度、升温速率、稳定化温度以及稳定化时间作为竹材碳纤维原丝稳定化工艺的影响因素进行正交试验。测定不同试验条件下的原丝力学性能,采用极差分析方法对试验结果进行分析讨论,得出最优的稳定化工艺条件为：磷酸浓度18．5％,升温速率5℃／h,稳定化温度85℃,稳定化时间2h。     

基于FT-IR的木质碳纤维原丝固化增强机理的研究

以甲醛为固化剂,盐酸为催化剂,固化处理木材液化物初纺纤维后得到木质碳纤维原丝.利用FT-IR考察了盐酸浓度、固化时间、升温速率对固化后木质碳纤维原丝化学结构变化的影响,并分析了原丝的固化增强机理.结果表明:随盐酸浓度和固化时间的增加,原丝1610～1510、1455、900～650 cm-1处吸收峰强度都逐渐降低;随升温速率的增加,原丝3423、2925 cm-1处吸收峰逐渐减弱,1610～1510、1454 cm-1处吸收峰强度先减弱后增强,1101、900～650 cm-1处吸收峰强度却明显增加.固化过程中原丝结构上的芳环与固化液中的+CH2OH离子发生的交联反应,以及酚羟基之间、酚羟基与固化液中+CH2OH离子之间发生的脱水缩合反应,促使了原丝内部网状交联结构的形成,提高了原丝的强度.     

炭化过程中竹材内部形态结构的变化

利用扫描电子显微镜技术和压汞法研究了在200～900℃的炭化过程中，竹材的横截面和纵截面的内部形态结构和竹材中原有孔隙结构的变化。结果表明：竹炭具有与原料竹材相似的维管束和基本薄壁组织等内部形态结构，但在高温下纵截面上有明显的形变；在200～600℃的炭化过程中，竹材中孔隙的孔径分布从250～50000nm这一较宽的范围逐渐漂移至较窄的5500～50000nm之间，其中200～400℃之间变化最为显著；在600～900℃，孔径分布基本稳定在5500～50000nm范围内，但在高温下有变宽的倾向。本研究还探讨了炭化过程中竹材内部形态结构的变化规律与竹材炭化机理之间的联系。     

烟杆炭化过程中结构变化的研究

为了研究烟杆炭化过程和产物炭的结构特征,采用热重分析(TGA)考察了烟杆的热解行为,并用X射线衍射对产物烟杆炭的结构进行了研究,同时还讨论了炭化温度(773~1 773 K)对烟杆炭结构的影响,提出了烟杆炭化过程的结构模型,探讨了烟杆的炭化机理。研究结果表明,烟杆在N2气氛中的热分解开始于433 K左右,在470~660 K范围内热解最为剧烈,且在943 K时热解反应基本结束,烟杆在1 273 K下热分解后的残炭率为27.15%;烟杆炭的XRD谱图中只存在(002)、(100)和(110)3个弥散的衍射峰,是一种典型的难石墨化炭材料,并且炭化温度越高,烟杆炭中的石墨状微晶其平均层间距d002越小,随炭化温度的变化,微晶层面沿c轴方向的堆积厚底(Lc)和沿a轴方向的微晶直径(La)分别在0.66~1.24 nm和2.64~4.26 nm之间变化,表明烟杆炭中的石墨状微晶c轴方向平均可堆积2~4层六角碳网层面,而a轴方向约含有10~18个芳环。     

竹材液化物碳纤维的电学性能研究

使用万用电表、X射线衍射仪等仪器对竹材液化物碳纤维的电阻率、XRD结构参数等进行测量,初步研究了竹材液化物碳纤维电阻率随炭化温度、炭化时间以及XRD结构参数的变化规律,为进一步探讨其导电机理、导电性能以及将其作为电磁屏蔽材料提供基础数据.     

二阶段炭化法制备木炭及其性能研究

以杉木屑为原料,采用二阶段炭化法制备木炭,探讨阶段炭化温度和终态温度对木炭得率、苯吸附值和孔隙结构的影响。结果表明,阶段炭化温度为324℃时,木炭的得率最高;阶段炭化温度为436℃时,木炭的苯吸附值较大、孔隙结构比较发达。终态炭化温度的升高促进了木炭苯吸附值的提高。与一阶段炭化法相比,二阶段炭化法有利于木炭得率、吸附性能、比表面积、微孔容积和中孔容积的提高。     

杉木炭化前后化学成分变化的研究

研究了杉木炭化前后化学成分的变化情况。分析了杉木经160、190、220℃炭化后,苯-醇抽提物、木质素、纤维素、综纤维素及1%NaOH提取物含量的变化。研究表明:随着炭化温度的升高,苯-醇抽提物、木质素含量呈现上升趋势;纤维素含量总体上呈下降的趋势,综纤维素的含量也呈现下降的趋势,比纤维素的下降要明显;1%NaOH提取物的含量稍微上升。炭化温度较高时,木材内部的营养成分破坏越严重,木材的防腐性能越好,但强度有所下降;炭化温度较低时,能够更好的保持木材的强度及性能,因此应根据实际需要来选择木材的炭化温度。     

温度和炉内氧含量对竹木及稻壳炭化的影响

竹木及稻壳等炭化过程中,炭化温度和炭化时间是十分重要的工艺参数,除此以外炉内氧含量对其炭化效果也有非常大的影响。通过改变炭化温度以及调节进入炉内的氮气和空气流量,并采用氧传感器实时测定并控制炉内氧分压,研究了炭化温度和炉内氧含量对竹木及稻壳等炭化的影响。试验结果表明炭化过程中炉内氧含量一定时,随着炭化温度的提高,得炭率逐渐降低,导电性能更佳。炭化温度一定时随炉内氧含量的提高,得炭率下降。     

竹材液化物碳纤维原丝优化制备工艺

为获得竹材液化物碳纤维原丝的优化制备工艺,笔者以合成剂用量、合成升温时间、合成温度以及纺丝速率作为原丝优化制备工艺的影响因素,进行正交实验。测定了不同实验条件下的原丝直径与力学性能;采用极差分析方法对实验结果进行分析讨论,得到原丝的优化制备工艺条件:纺丝速率为800r/min,合成温度为120℃,合成剂用量为5%,合成升温时间为30min。     

竹原纤维和竹粉纤维形态和化学成分分析

以3年生毛竹材为原料,研究了毛竹竹粉和竹原纤维的纤维形态和化学成分。纤维形态分析结果表明:竹原纤维的宽度(143μm)与竹粉(136μm)相当,长度(22.63 mm)远高于竹粉(0.61 mm),使其长宽比(158.25)远高于竹粉(4.49)。化学成分分析表明:竹原纤维的纤维素含量(65.6%)比竹粉(37.3%)高得多,聚戊糖含量(17.1%)略低于竹粉(20.1%)。竹粉中的木质素含量为24.5%,是竹原纤维中木质素含量(11.5%)的2倍多。竹原纤维的高纤维素含量和低木质素含量是其广泛应用于制浆造纸行业的重要原因。     

竹原纤的性能及绿竹制备竹原纤的工艺研究

分析了竹原纤的形态结构及其性能特点,并对绿竹竹原纤化学法和生物酶法开纤工艺以及精练剂、漂白剂对绿竹竹原纤开纤效果的影响进行了研究,结果表明:生物酶开纤法较化学(烧碱)开纤法易于控制,且开出的竹原纤手感柔软;精练剂、氧化漂白剂对竹原纤的开纤影响较大。     

炭化处理工艺对毛竹竹片物理力学性能的影响

对9组毛竹竹片分别进行炭化处理,以含水率、炭化压力、炭化时间为3个变化因素,各取三个水平,并对竹片密度、色差、静曲强度和弹性模量等物理力学性能进行测定;选取一组未经任何处理的竹片进行对比实验.分析得出:经过炭化处理后,竹材色泽发生了较大的变化,由淡黄色变成不同程度的浅棕色;炭化后竹片的密度、静曲强度和弹性模量均随着炭化时间与炭化压力的增加而逐渐降低.其中,含水率的变化对颜色的影响较大,竹材的密度变化主要受炭化时间的影响,炭化压力对静曲强度和弹性模量的影响最大.     

KOH活化木材苯酚液化物炭纤维的制备与孔结构分析

为了考察碱／炭比、炭化温度以及活化温度对活性炭纤维孔结构的影响,以木粉为原料经液化、纺丝、固化、炭化及KOH活化工艺过程制备了木材苯酚液化物活性炭纤维;采用正交实验方法优化了活性炭纤维制备工艺。结果表明：诸因素中的显著性依次为活化温度〉炭化温度〉碱／炭比;优化组活性炭纤维的比表面积为1546m^2／g;400℃炭化温度下制备的活性炭纤维具有较高的中孔比率。     

Structure and Property of Bamboo Fiber

The chemical composition, fiber characteristics, crystalline structure, mechanical properties and thermal behavior of the five species of bamboo (Phyllostachys edulis cv.Pachyloe, Bambusa tootisk, Arundinaia amabilis, B.vulgaris cv. Vittata, and Dendrocalamus affinis) were studied with IR, X-ray, DSC and chemical analyses. The results indicated that the benzene-ethanol extractive content of bamboo was higher than that of wood, the content of lignin and the content of pentosan were 19.1% - 25.3% and 14.9% - ...     

竹木混合纤维制备工艺研究

竹木混合纤维的制备直接关系到竹木复合中密度纤维板生 产工艺路线的选择。此项研究在比较分析竹、木纤维形态差异的基础上,考察了竹木片混合 磨浆的可行性和影响纤维质量的主要工艺参数。结果表明：在适宜的工艺条件下,可以采用 竹木片混合磨浆工艺制备用于中密度纤维板生产的竹木混合纤维;在实验室条件下,竹木片 混合比和磨浆时间对纤维质量影响显著。