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。     

超级电容器用生物质基活性炭电极材料研究进展

利用酶解技术调控木质碳分级多孔结构,以制备具有优异电化学性能的碳材料,进而拓展多孔生物质碳材料的应用范围。

采用亚氯酸钠和纤维素酶酶解椴木,经高温碳化制备分级多孔碳材料。通过表征分级多孔碳的微观形貌、比表面积、孔隙结构、石墨化程度、表面元素和官能团,揭示纤维素酶用量和酶解时间对其微观结构及电化学性能的影响。

酶解后椴木内部呈现出丰富的微孔/介孔结构,形成了分级多孔结构。多孔碳的比表面积随纤维素酶用量和酶解时间的增加而增大,无序度提高。当纤维素酶用量200 mg、酶解时间48 h时,比表面积达到978.925 m²/g,平均孔径达到2.285 nm;在0.1 A/g的电流密度下,质量比电容为300.8 F/g,等效串联电阻为0.47 Ω。

本研究制备的酶解木质基分级多孔碳具有出色的电化学性能、分级孔隙结构,因此具有广泛的应用前景。

     

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。     

可可球二孢的培养及其侵染橡胶木表面性能的研究

针对人工林速生桉木材色较浅、表面色调单一的问题,以层状双金属氢氧化物（LDHs）对其进行材色调控,仿制名贵木材紫光檀的黑棕色效果。

将与木材高度亲和的钴基金属有机框架（Co-MOF）作为模板和前驱体,利用MnCl₂在木材表面发生水解反应,在桉木单板表面制备钴锰层状双金属氢氧化物（CoMn-LDH）;探究桉木单板分别在0.016、0.032、0.064 mol/L MnCl₂溶液和20、40、60、80 ℃条件下表面颜色的变化规律;并通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和红外光谱（FT-IR）分析,探究LDHs与桉木单板表面的结合机理;通过接触角和耐光老化测试评估改色木材的耐水性和耐光老化性。

（1）在40 ℃ 下,利用0.032 mol/L MnCl₂溶液制得的钴锰双氢氧化物涂层桉木单板实现了紫光檀颜色效果,两者的色度值和紫外光谱均相近。（2）MnCl₂水解诱导Co-MOF和木材的OH⁻交换形成金属氢氧化物,生成CoMn-LDH;SEM显示CoMn-LDH具有微纳米复合结构,XRD和XPS分析表明钴和锰分别以Co²⁺和Mn²⁺的形式存在,CoMn-LDH为典型的钴锰双氢氧化物;其红外光谱呈金属–羟基振动模式。（3）调色木材的接触角由36.2°增大至49.5°;光照120 h后色差在3 ~ 6范围内,属于中质量分辨率下可见色差;表明制备的钴锰双氢氧化物涂层桉木单板表面疏水能力和耐光老化性能均得到提升。

本研究所用调色处理条件温和,能有效改善桉木颜色,提高产品装饰效果和附加值,促进人工林木材的高效利用。

     

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。      

广西产不同家系红锥的生材性质对比

采用体积法和质量法测定树皮率,排水法测定木材体积,研究了红锥5种家系木材的生材性质。研究结果表明,D家系的树皮体积百分率最高,达到10.02%,B、D、P、R、X家系的树皮体积百分率平均值为8.81%。B家系的树皮质量百分率最高,达到13.70%, X家系的树皮体积百分率和树皮质量百分率明显低于其他家系。B、D、P、R、X家系的树皮质量百分率平均值为10.20%;家系间心材率差异不大,平均值为43.79%;家系间南北向生材密度变化规律基本一致,北向从髓心向外均逐渐减小,南向从髓心向外先减少后增大;南北向基本密度数值差异均不大,北向靠髓心、中间及边材等3个位置基本密度平均值分别为0.525、0.583、0.576 g·cm^-3,南向靠髓心、中间及边材位置3部分的基本密度平均值分别为0.475、0.500、0.539 g·cm^-3;除南向B系列和R系列外,家系间生材含水率南北向变化规律一致,从髓心向外均逐渐减小,中间部分和边材部分差异不大,B系列和R系列的南向从髓心向外先减小后增大,靠近髓心部分的生材含水率明显较高。     

溶胶-凝胶法改良人工林马尾松尺寸稳定性及其机理研究

马尾松是广西地区重要的人工林资源之一,但其尺寸稳定性较差,极大地限制了其在木材工业中的使用。本研究选用基于SiO₂的溶胶-凝胶法对马尾松进行改良,探讨了浸渍时间对马尾松尺寸稳定性的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)揭示了溶胶-凝胶法对马尾松的改良机理。研究结果表明：经过6 h溶胶浸渍处理的改性马尾松尺寸稳定性最好,相较于未处理的马尾松,浸渍6 h的改性马尾松的浸渍率为5%,60 h吸水质量增加率由34.7%降低至28.2%,60 h吸湿体积膨胀率由16.5%降低至11.1%,72 h抗老化性能由18.02的色差值降低为11.9。溶胶-凝胶法对马尾松尺寸稳定性的改善机理体现在两个方面：其一,通过形成玻璃层状及膨胀结构可以阻挡水分的进入;其二,通过氢键及化学键的形式与细胞壁进行结合,以起到永久的润胀作用。     

脱木素对木基复合相变储热材料封装效率及热性能的影响

为探讨脱木素对木粉孔结构及对相变材料封装效率的影响及作用关系,以轻木木粉为封装基体,将木粉脱木质素处理后,通过真空浸渍法将聚乙二醇（PEG）封装于木粉中制备了一种复合相变储热材料,通过场发射扫描显微镜（SEM）、比表面积和孔径分析仪（BET）、傅里叶红外光谱测试（FTIR）、差示扫描量热测试（DSC）分析了脱除木质素对其孔径结构及封装效率的影响。结果表明,脱木素后木粉介孔增多,孔结构得到改善,相变材料的封装效率提升至75.1%。熔融温度和潜热分别为53.3℃和137.8 J/g,且在热循环实验后表现出良好的热可靠性。     

竹笋壳纤维的提取与其基本结构特性

利用竹材加工剩余物竹箨探索一种高效除砷活性炭材料。

以竹箨为原材料,以微波加热为热源,利用高温热解自活化技术在不同的活化温度和时间下制备竹箨活性炭,通过表征竹箨活性炭的微观形貌、比表面积、孔隙结构、石墨化程度、表面元素和官能团,揭示活化时间和温度等对其微观结构的影响,探讨竹箨活性炭的砷吸附性能,比较不同制备方法下活性炭的比表面积和砷吸附容量的差异。

活化温度1 050 ℃、活化时间30 min时,竹箨活性炭孔隙结构排列整齐致密,比表面积达到1 251.7 m²/g,孔容为0.697 cm³/g,微孔比表面积比率和微孔孔容比率分别为60.9%和64.0%,平均孔径为0.448 nm,主要由微孔和少量介孔组成,孔径远大于砷酸根离子（AsO₄ ³⁻）和亚砷酸分子（H₃AsO₃）的空间构型尺寸,有利于对As（Ⅲ）和As（Ⅴ）的吸附。反映石墨化程度的R 值为1.340,表面具有丰富的含氧官能团,对As（Ⅲ）的最大吸附量为3.87 mg/g,对As（Ⅴ）的最大吸附量为3.17 mg/g。对比文献中不同活性炭的比表面积和砷吸附容量,竹箨活性炭表现出一定优势。

适当提高活化温度、延长活化时间有利于表面微孔的形成,从而提高砷吸附容量;但过高的活化温度和过长的活化时间会导致孔隙结构坍塌,减小比表面积和微孔比率,降低砷吸附容量。本研究为高效治理水体砷污染活性炭材料的制备提供了一种简单环保的方法,具有良好的除砷性能。