一種木質(zhì)素/聚氨酯/環(huán)氧樹脂三元互穿網(wǎng)絡(luò)泡沫為前驅(qū)體的泡沫活性炭材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種泡沫活性炭材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 木質(zhì)素是自然界中含量?jī)H次于纖維素的天然高分子材料，每年W 5X10"噸的速 度再生，是一種極富工業(yè)價(jià)值的有機(jī)原料。在纖維素相關(guān)產(chǎn)業(yè)（如植物水解和制漿造紙工 業(yè)）中，木質(zhì)素通常W副產(chǎn)物的形式大量產(chǎn)出。然而，木質(zhì)素的有效利用卻不盡人意，到目 前為止，多黑液"的形式直接排入江河或濃縮后被燒掉，不但造成環(huán)境污染，同時(shí)也是極 大的資源浪費(fèi)，因此，對(duì)木質(zhì)素加W有效利用，對(duì)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有著積極意義。
[0003] 活性炭是一種具有豐富孔隙結(jié)構(gòu)和巨大比表面積的多孔碳質(zhì)吸附材料，因其具有 吸附能力強(qiáng)、物理化學(xué)穩(wěn)定性好、力學(xué)強(qiáng)度高、失效后再生等特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng) 業(yè)、國(guó)防、交通、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等諸多領(lǐng)域，為社會(huì)的發(fā)展及人民生活質(zhì)量的提高作出 了巨大貢獻(xiàn)，從最初發(fā)現(xiàn)木炭的吸附脫色作用到活性炭實(shí)現(xiàn)工業(yè)化工藝生產(chǎn)W及活性炭產(chǎn) 品的多元化發(fā)展己經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展史。而泡沫活性炭是由孔泡和相互連結(jié)的孔泡壁組成 的具有=維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多孔材料，運(yùn)種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征使其具有低密度、高比強(qiáng)度等特點(diǎn)， 是一種輕質(zhì)多孔性材料。
[0004] 傳統(tǒng)的泡沫活性炭在高溫炭化過程中容易破裂，導(dǎo)致泡沫活性炭的整體結(jié)構(gòu)難W 控制。從現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)看，目前泡沫活性炭存在的主要問題是多W石油基原料為前驅(qū)體，加 工工序復(fù)雜，制作成本高且泡沫活性炭難W降解，環(huán)境污染大。因此，研制一種孔徑均勻、形 狀各異、結(jié)構(gòu)缺陷少且對(duì)環(huán)境無污染的泡沫活性炭復(fù)合材料迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決現(xiàn)有泡沫活性炭在高溫炭化過程中容易破裂，導(dǎo)致泡沫活性炭的整 體結(jié)構(gòu)難W控制，且多W石油基原料為前驅(qū)體，加工工序復(fù)雜，制作成本高且泡沫活性炭難 W降解，環(huán)境污染大的問題，而提供一種木質(zhì)素/聚氨醋/環(huán)氧樹脂=元互穿網(wǎng)絡(luò)泡沫為前 驅(qū)體的泡沫活性炭材料及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明的一種木質(zhì)素/聚氨醋/環(huán)氧樹脂=元互穿網(wǎng)絡(luò)泡沫為前驅(qū)體的泡沫活性 炭材料，一種木質(zhì)素/聚氨醋/環(huán)氧樹脂=元互穿網(wǎng)絡(luò)泡沫為前驅(qū)體的泡沫活性炭材料按 重量份數(shù)由8份~12份聚酸多元醇、10份~16份異氯酸醋、0. 05份~0. 25份水、2份~ 3. 5份發(fā)泡劑、0. 05份~0. 2份勻泡劑、0. 04份~0. 15份引發(fā)劑、0. 1份~5份木質(zhì)素、0. 05 份~0. 4份擴(kuò)鏈劑、0. 05份~0. 4份交鏈劑和0. 1份~8份環(huán)氧樹脂制備而成；
[0007] 所述的木質(zhì)素為木質(zhì)素纖維、堿木質(zhì)素、木質(zhì)素橫酸鋼、木質(zhì)素橫酸巧、木質(zhì)素橫 酸錠、木質(zhì)素橫酸儀或酸化木質(zhì)素。
[000引本發(fā)明的一種木質(zhì)素/聚氨醋/環(huán)氧樹脂S元互穿網(wǎng)絡(luò)泡沫為前驅(qū)體的泡沫活性 炭材料的制備方法是按W下步驟進(jìn)行的：
[0009] 一、按重量份數(shù)稱取8份~12份聚酸多元醇、10份~16份異氯酸醋、0. 05份~ 0. 25份水、2份~3. 5份發(fā)泡劑、0. 05份~0. 2份勻泡劑、0. 04份~0. 15份引發(fā)劑、0. 1份~ 5份木質(zhì)素、0. 05份~0. 4份擴(kuò)鏈劑、0. 05份~0. 4份交鏈劑和0. 1份~8份環(huán)氧樹脂；
[0010] 所述的木質(zhì)素為木質(zhì)素纖維、堿木質(zhì)素、木質(zhì)素橫酸鋼、木質(zhì)素橫酸巧、木質(zhì)素橫 酸錠、木質(zhì)素橫酸儀或酸化木質(zhì)素；
[0011] 二、首先將8份~12份聚酸多元醇、0.05份~0.2份勻泡劑、0.04份~0. 15份引 發(fā)劑、2份~3. 5份發(fā)泡劑、0. 05份~0. 4份擴(kuò)鏈劑、0. 05份~0. 25份水和0. 1份~5份木 質(zhì)素加入到1號(hào)模具中，再向1號(hào)模具中加入0. 1份~8份環(huán)氧樹脂和0. 05份~0. 4份交 鏈劑，攬拌均勻，得到混合料；
[0012] =、首選將10份~16份異氯酸醋加入到2號(hào)模具中，再將混合料加入到2號(hào)模具 中，攬拌至有氣泡產(chǎn)生，靜置發(fā)泡24h~4她，得到發(fā)泡后的混合物；
[0013] 四、將發(fā)泡后的混合物加入到3號(hào)模具中，在室溫下固化30min~60min，然后在高 溫下固化，得到木質(zhì)素/聚氨醋/環(huán)氧樹脂=元互穿網(wǎng)絡(luò)泡沫；
[0014] 所述的高溫下固化為在溫度為60°C下固化化，或在溫度為80°C固化地，或在溫度 為120°C固化化；
[0015] 五、室溫下，將木質(zhì)素/聚氨醋/環(huán)氧樹脂=元互穿網(wǎng)絡(luò)泡沫浸潰于質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 20%~70%的憐酸中，反應(yīng)0.化~化，得到浸潰后的泡沫材料，將浸潰后的泡沫材料置于 馬沸爐中，將馬沸爐W rC /min~5°C /min的升溫速率從室溫升溫至400°C~1200°C，然 后在惰性氣體氣氛和溫度為400°C~1200°C的條件下，活化反應(yīng)0.化~地，活化后自然冷 卻至室溫，得到活化材料，W水為洗涂液對(duì)活化材料進(jìn)行水洗，直至洗涂液為中性，最后在 溫度為60°C~Iior的條件下，對(duì)洗涂后的活化材料干燥Ih~化，得到木質(zhì)素/聚氨醋/ 環(huán)氧樹脂=元互穿網(wǎng)絡(luò)泡沫為前驅(qū)體的泡沫活性炭材料；
[0016] 所述的惰性氣體為氮?dú)夂蜌鈿庵械囊环N或兩種的混合氣體。
[0017] 本發(fā)明的一種木質(zhì)素/聚氨醋/環(huán)氧樹脂=元互穿網(wǎng)絡(luò)泡沫為前驅(qū)體的泡沫活性 炭材料，是先制備木質(zhì)素/聚氨醋/環(huán)氧樹脂=元互穿網(wǎng)絡(luò)泡沫，在此基礎(chǔ)上制備具有空間 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的泡沫活性炭。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制備的一種木質(zhì)素/聚氨醋/環(huán)氧樹脂=元互穿 網(wǎng)絡(luò)泡沫為前驅(qū)體的泡沫活性炭材料的結(jié)構(gòu)、成分和性能比較均勻，平均孔徑為1. Snm~ 4nm，經(jīng)絡(luò)較粗，而且可W加工成任何形態(tài)，材料的強(qiáng)度高，其壓縮模量可達(dá)0. 23MPa。對(duì)重金 屬的分離效率達(dá)到80% W上，對(duì)甲基藍(lán)的吸附能力為87mg/g，對(duì)重金屬01、化的吸附量為 32. Img/g和33. 2mg/g，不易引起堵塞，BET表面積為300m2/g~500m2/g。
【附圖說明】
[0019] 圖1是實(shí)施例制備的木質(zhì)素/聚氨醋/環(huán)氧樹脂=元互穿網(wǎng)絡(luò)泡沫為前驅(qū)體的泡 沫活性炭材料的紅外譜圖；
[0020] 圖2是實(shí)施例步驟四制備的木質(zhì)素/聚氨醋/環(huán)氧樹脂S元互穿網(wǎng)絡(luò)泡沫的掃描 電鏡圖；
[0021] 圖3是實(shí)施例制備的木質(zhì)素/聚氨醋/環(huán)氧樹脂=元互穿網(wǎng)絡(luò)泡沫為前驅(qū)體的泡 沫活性炭材料的掃描電鏡圖。 具體實(shí)施方案
[0022] 具體實(shí)施方案一：本實(shí)施方式是一種木質(zhì)素/聚氨醋/環(huán)氧樹脂=元互穿網(wǎng)絡(luò)泡 沫為前驅(qū)體的泡沫活性炭材料，一種木質(zhì)素/聚氨醋/環(huán)氧樹脂=元互穿網(wǎng)絡(luò)泡沫為前驅(qū) 體的泡沫活性炭材料按重量份數(shù)由8份~12份聚酸多元醇、10份~16份異氯酸醋、0. 05 份~0. 25份水、2份~3. 5份發(fā)泡劑、0. 05份~0. 2份勻泡劑、0. 04份~0. 15份引發(fā)劑、 0. 1份~5份木質(zhì)素、0. 05份~0. 4份擴(kuò)鏈劑、0. 05份~0. 4份交鏈劑和0. 1份~8份環(huán)氧 樹脂制備而成；
[0023]所述的木質(zhì)素為木質(zhì)素纖維、堿木質(zhì)素、木質(zhì)素橫酸鋼、木質(zhì)素橫酸巧、木質(zhì)素橫 酸錠、木質(zhì)素橫酸儀或酸化木質(zhì)素。
[0024]本實(shí)施方式的有益效果是：本實(shí)施方式制備的一種木質(zhì)素/聚氨醋/環(huán)氧樹脂 =元互穿網(wǎng)絡(luò)泡沫為前驅(qū)體的泡沫活性炭材料的結(jié)構(gòu)、成分和性能比較均勻，平均孔徑 為1. Snm~4nm，經(jīng)絡(luò)較粗，而且可W加工成任何形態(tài)，材料的強(qiáng)度高，其壓縮模量可達(dá) 0. 23MPa。對(duì)重金屬的分離效率達(dá)到80% W上，對(duì)甲基藍(lán)的吸附能力為87mg/g，對(duì)重金屬 Cd、Cu的吸附量為32. Img/g和33. 2mg/g，不易引起堵塞，BET表面積為300m7g~500m7 邑。
[00巧]【具體實(shí)施方式】二：本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一的不同點(diǎn)是：所述的聚酸多元醇 為聚酸多元醇4110和聚酸多元醇330中的一種或兩種的混合物；所述的異氯酸醋為二苯 甲燒二異氯酸醋和多次甲基多苯基異氯酸醋中的一種或兩種的混合物；所述的水為去離子 水；所述的勻泡劑為硅油；所述的引發(fā)劑為=亞乙基二胺、二月桂