CN112812528A - 一种生物质基片状活性炭增强smc复合材料的制备方法 - Google Patents

一种生物质基片状活性炭增强smc复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112812528A
CN112812528A CN202110005478.3A CN202110005478A CN112812528A CN 112812528 A CN112812528 A CN 112812528A CN 202110005478 A CN202110005478 A CN 202110005478A CN 112812528 A CN112812528 A CN 112812528A
Authority
CN
China
Prior art keywords
biomass
composite material
activated carbon
parts
smc composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110005478.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112812528B (zh
Inventor
马生华
赵航
王刚
王惠
白晋波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern University
Original Assignee
Northwestern University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern University filed Critical Northwestern University
Priority to CN202110005478.3A priority Critical patent/CN112812528B/zh
Publication of CN112812528A publication Critical patent/CN112812528A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112812528B publication Critical patent/CN112812528B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C01B32/318—Preparation characterised by the starting materials
    • C01B32/324—Preparation characterised by the starting materials from waste materials, e.g. tyres or spent sulfite pulp liquor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C01B32/342—Preparation characterised by non-gaseous activating agents
    • C01B32/348—Metallic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2367/06—Unsaturated polyesters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2423/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2423/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2423/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2423/06—Polyethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/14—Glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic

Abstract

一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的制备方法，它涉及一种增强SMC复合材料的制备方法。本发明的目的是要解决现有的SMC材料使制品的热导性较差，抗冲击性较低，易裂、强度不高的问题。方法：一、生物质粉的预处理；二、制备生物质基片状活性炭；三、复合。本发明主要通过将生物质基片状活性炭添加到SMC复合材料中，在固化过程中生物质基片状活性炭可与该材料发生交联反应(物理交联点)，生物质基片状活性炭具有丰富的微纳毛细孔道，有着不俗的导热性能，使SMC材料具有高机械强度、高拉伸强度、高耐冲击强度、高弯曲强度、高耐热性。本发明可获得一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料。

Description

一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种增强SMC复合材料的制备方法。
背景技术
SMC(Sheet Moulding Compound)是片状模塑料，主要由不饱和聚酯树脂和玻璃纤维混合作为中间芯，上下两面用聚乙烯薄膜覆盖，随后熟化一定时间即可进行成型使用，该复合材料制备方法成型周期短，生产成本低，且具有密度小、质量轻、模量高、等优点。现有的SMC材料使制品的热导性较差，抗冲击性较低，易裂、强度不高。
发明内容
本发明的目的是要解决现有的SMC材料使制品的热导性较差，抗冲击性较低，易裂、强度不高的问题，而提供一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的制备方法。
一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、生物质粉的预处理：
①、首先对生物质秸秆进行清洗，然后烘干至恒重，使用粉碎机粉碎，再进行筛分，得到生物质秸秆粉；
②、将生物质秸秆粉、去离子水、过氧化氢溶液和醋酸放入反应釜中，搅拌均匀，再将反应釜密封；将密封的反应釜从室温升温至80℃～200℃，再在80℃～200℃下保温2h～24h，冷却至室温，得到反应后的生物质预处理粉；
步骤一②中所述的生物质秸秆粉、去离子水、过氧化氢溶液和醋酸的质量比为1:(20～50):(5～20):(1～10)；
③、首先使用蒸馏水将反应后的生物质预处理粉洗涤至中性，然后分散在蒸馏水中，加入探头式超声波分散仪中进行超声分散，再使用真空抽滤装置进行抽滤，最后冷冻干燥，得到预处理后的生物质秸秆粉；
二、制备生物质基片状活性炭：
①、将预处理后的生物质秸秆粉、Na2CO3和ZnCl2混合均匀，得到混合物；
步骤二①中所述的预处理后的生物质秸秆粉、Na2CO3和ZnCl2的质量比为1:(1～5):(1～5)；
②、将混合物放入氧化铝瓷舟中，再置于管式炉中，向管式炉中持续通入氮气，去除管式炉中的空气，再在氮气的流速为50mL/min～200mL/min下将管式炉从室温升温至200℃～1600℃，再在200℃～1600℃下保温，最后冷却至室温，得到反应产物；
③、将反应产物浸入到盐酸中清洗，得到盐酸清洗后的反应产物；使用蒸馏水对盐酸清洗后的反应产物清洗至中性，再抽滤、干燥，得到生物质基片状活性炭；
三、复合：
①、按重量份数称取60份～70份不饱和聚酯树脂、0.1份～0.5份生物质基片状活性炭、1份～3份固化剂、2份～4份脱模剂、100份～200份无机填料和1份～5份增稠剂；
②、首先将步骤三①中称取的60份～70份不饱和聚酯树脂和0.1份～0.5份生物质基片状活性炭加入到高速剪切混合机中搅拌10min～20min，然后加入1份～3份固化剂和2份～4份脱模剂，继续搅拌5min～10min，再加入100份～200份无机填料继续搅拌5min～10min，最后加入1份～5份增稠剂搅拌至体系温度至40℃，得到树脂糊；
③、首先将玻璃纤维均匀分散在两层聚乙烯薄膜之间，然后将树脂糊涂抹在聚乙烯薄膜表面上，再利用压力辊使树脂糊与玻璃纤维充分浸透，随后经过收卷机成卷，得到片状模塑料；将片状模塑料移入到烘房进行熟化加工，得到生物质基片状活性炭增强SMC复合材料。
本发明的原理及优点：
一、本发明主要通过将生物质基片状活性炭添加到SMC复合材料中，在固化过程中生物质基片状活性炭可与该材料发生交联反应(物理交联点)，生物质基片状活性炭具有丰富的微纳毛细孔道，有着不俗的导热性能，使SMC材料具有高机械强度、高拉伸强度、高耐冲击强度、高弯曲强度、高耐热性的同时，提高的SMC材料的导热性，主要提高产热器件、设备和机器等外壳用SMC的导热系数；
二、本发明制备的生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的机械强度高、拉伸强度高、耐冲击强度高、弯曲强度高，导热系数高，弯曲强度较未添加生物质基片状活性炭提高可达68.89％，冲击强度较未添加生物质基片状活性炭提高可达105.41％，导热系数较未添加生物质基片状活性炭提高可达93.3％。
本发明可获得一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料。
附图说明
图1为实施例一制备的生物质基片状活性炭放大2000倍的SEM图；
图2为实施例一制备的生物质基片状活性炭放大2500倍的SEM图。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。
具体实施方式一：本实施方式一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、生物质粉的预处理：
①、首先对生物质秸秆进行清洗，然后烘干至恒重，使用粉碎机粉碎，再进行筛分，得到生物质秸秆粉；
②、将生物质秸秆粉、去离子水、过氧化氢溶液和醋酸放入反应釜中，搅拌均匀，再将反应釜密封；将密封的反应釜从室温升温至80℃～200℃，再在80℃～200℃下保温2h～24h，冷却至室温，得到反应后的生物质预处理粉；
步骤一②中所述的生物质秸秆粉、去离子水、过氧化氢溶液和醋酸的质量比为1:(20～50):(5～20):(1～10)；
③、首先使用蒸馏水将反应后的生物质预处理粉洗涤至中性，然后分散在蒸馏水中，加入探头式超声波分散仪中进行超声分散，再使用真空抽滤装置进行抽滤，最后冷冻干燥，得到预处理后的生物质秸秆粉；
二、制备生物质基片状活性炭：
①、将预处理后的生物质秸秆粉、Na2CO3和ZnCl2混合均匀，得到混合物；
步骤二①中所述的预处理后的生物质秸秆粉、Na2CO3和ZnCl2的质量比为1:(1～5):(1～5)；
②、将混合物放入氧化铝瓷舟中，再置于管式炉中，向管式炉中持续通入氮气，去除管式炉中的空气，再在氮气的流速为50mL/min～200mL/min下将管式炉从室温升温至200℃～1600℃，再在200℃～1600℃下保温，最后冷却至室温，得到反应产物；
③、将反应产物浸入到盐酸中清洗，得到盐酸清洗后的反应产物；使用蒸馏水对盐酸清洗后的反应产物清洗至中性，再抽滤、干燥，得到生物质基片状活性炭；
三、复合：
①、按重量份数称取60份～70份不饱和聚酯树脂、0.1份～0.5份生物质基片状活性炭、1份～3份固化剂、2份～4份脱模剂、100份～200份无机填料和1份～5份增稠剂；
②、首先将步骤三①中称取的60份～70份不饱和聚酯树脂和0.1份～0.5份生物质基片状活性炭加入到高速剪切混合机中搅拌10min～20min，然后加入1份～3份固化剂和2份～4份脱模剂，继续搅拌5min～10min，再加入100份～200份无机填料继续搅拌5min～10min，最后加入1份～5份增稠剂搅拌至体系温度至40℃，得到树脂糊；
③、首先将玻璃纤维均匀分散在两层聚乙烯薄膜之间，然后将树脂糊涂抹在聚乙烯薄膜表面上，再利用压力辊使树脂糊与玻璃纤维充分浸透，随后经过收卷机成卷，得到片状模塑料；将片状模塑料移入到烘房进行熟化加工，得到生物质基片状活性炭增强SMC复合材料。
本实施方式的原理及优点：
一、本实施方式主要通过将生物质基片状活性炭添加到SMC复合材料中，在固化过程中生物质基片状活性炭可与该材料发生交联反应(物理交联点)，生物质基片状活性炭具有丰富的微纳毛细孔道，有着不俗的导热性能，使SMC材料具有高机械强度、高拉伸强度、高耐冲击强度、高弯曲强度、高耐热性的同时，提高的SMC材料的导热性，主要提高产热器件、设备和机器等外壳用SMC的导热系数；
二、本实施方式制备的生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的机械强度高、拉伸强度高、耐冲击强度高、弯曲强度高，导热系数高，弯曲强度较未添加生物质基片状活性炭提高可达68.89％，冲击强度较未添加生物质基片状活性炭提高可达105.41％，导热系数较未添加生物质基片状活性炭提高可达93.3％。
本实施方式可获得一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一①中所述的生物质秸秆为玉米秸秆或小麦秸秆；步骤一①中所述的生物质秸秆粉的粒径为10μm～70μm；步骤一①中首先使用蒸馏水对生物质秸秆进行清洗至蒸馏水无浑浊，然后在60℃烘干至恒重，使用粉碎机粉碎，再使用不锈钢筛网进行筛分，得到生物质秸秆粉。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一②中所述的过氧化氢溶液的质量分数为5％～20％；所述的醋酸的质量分数为5％～40％；步骤一②中将密封的反应釜从室温升温至80℃～200℃的升温速率为1℃/min～10℃/min。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤一③中所述的超声分散的功率为200W～1500W，超声分散的时间为30min～90min；步骤一③中所述的反应后的生物质预处理粉的质量与蒸馏水的体积比为1g:(50mL～100mL)；步骤一③中所述的冷冻干燥的温度为-10℃～-40℃，冷冻干燥的时间为10h～12h。其它步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤二②中所述的升温的速率为2℃/min～10℃/min；在200℃～1600℃下保温的时间为30min～180min。其它步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤二③中所述的盐酸的浓度为1mol/L；步骤二③中将反应产物浸入到盐酸中清洗2次～4次，每次清洗的时间为10min～50min；步骤二③中所述的干燥温度为60℃～100℃，干燥时间为10h～24h。其它步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤三①中所述的不饱和聚酯树脂为乙烯基树脂、邻苯型不饱和聚酯和间苯型不饱和聚酯中的一种或其中几种的混合物。其它步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤三①中所述的固化剂为过氧化环己酮二丁酯溶液或过氧化二苯甲酰二丁酯溶液；所述的过氧化环己酮二丁酯溶液为过氧化环己酮溶解到二丁酯中，过氧化环己酮的质量分数为50％，所述的二丁酯为邻苯二甲酸二丁酯；所述的过氧化二苯甲酰二丁酯溶液为过氧化二苯甲酰溶解到二丁酯中，过氧化二苯甲酰的质量分数为50％，所述的二丁酯为邻苯二甲酸二丁酯。其它步骤与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤三①中所述的脱模剂为硬脂酸锌；所述的无机填料为碳酸钙；所述的增稠剂为氧化镁。其它步骤与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤三②中所述的搅拌速度为1000r/min～1500r/min；步骤三③所述的聚乙烯薄膜的厚度为100微米～5000微米；步骤三③所述的树脂糊与玻璃纤维的质量比为(5～30):(5～30)；步骤三③所述的玻璃纤维的长度为1cm～2cm；步骤三③所述的聚乙烯薄膜表面上的树脂糊的厚度为1mm～2mm；步骤三③所述的熟化温度为35℃～45℃，熟化时间为24h～72h。其它步骤与具体实施方式一至九相同。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
实施例一：一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、小麦秸秆粉的预处理：
①、首先使用蒸馏水对小麦秸秆进行清洗至蒸馏水无浑浊，然后在60℃烘干至恒重，使用粉碎机粉碎，再使用不锈钢筛网进行筛分，得到粒径为10μm～70μm的小麦秸秆粉；
②、将小麦秸秆粉、去离子水、过氧化氢溶液和醋酸放入反应釜中，搅拌均匀，再将反应釜密封；将密封的反应釜以1℃/min的升温速率从室温升温至160℃，再在160℃下保温10h，冷却至室温，得到反应后的生物质预处理粉；
步骤一②中所述的小麦秸秆粉、去离子水、过氧化氢溶液和醋酸的质量比为1:25:6:2；
步骤一②中所述的过氧化氢溶液的质量分数为15％；
步骤一②中所述的醋酸的质量分数为10％；
③、首先使用蒸馏水将反应后的生物质预处理粉洗涤至中性，然后分散在蒸馏水中，加入探头式超声波分散仪中进行超声分散，再使用真空抽滤装置进行抽滤，最后冷冻干燥，得到预处理后的生物质秸秆粉；
步骤一③中所述的超声分散的功率为1000W，超声分散的时间为60min；
步骤一③中所述的反应后的生物质预处理粉的质量与蒸馏水的体积比为1g:80mL；
步骤一③中所述的冷冻干燥的温度为-40℃，冷冻干燥的时间为12h；
二、制备生物质基片状活性炭：
①、将预处理后的生物质秸秆粉、Na2CO3和ZnCl2混合均匀，得到混合物；
步骤二①中所述的预处理后的生物质秸秆粉、Na2CO3和ZnCl2的质量比为1:3:3；
②、将混合物放入氧化铝瓷舟中，再置于管式炉中，向管式炉中持续通入氮气，去除管式炉中的空气，再在氮气的流速为100mL/min和升温的速率为5℃/min的条件下将管式炉从室温升温至600℃，再在600℃下保温3h，最后冷却至室温，得到反应产物；
③、将反应产物浸入到盐酸中清洗，得到盐酸清洗后的反应产物；使用蒸馏水对盐酸清洗后的反应产物清洗至中性，再抽滤、干燥，得到生物质基片状活性炭；
步骤二③中所述的盐酸的浓度为1mol/L；步骤二③中将反应产物浸入到盐酸中清洗3次，每次清洗的时间为30min；步骤二③中所述的干燥温度为80℃，干燥时间为10h；
三、复合：
①、按重量份数称取65份不饱和聚酯树脂、0.5份生物质基片状活性炭、2份固化剂、2份脱模剂、120份无机填料和4份增稠剂；
步骤三①中所述的不饱和聚酯树脂为间苯型不饱和聚酯；
步骤三①中所述的固化剂为过氧化环己酮溶解到二丁酯中，过氧化环己酮的质量分数为50％，所述的二丁酯为邻苯二甲酸二丁酯；
步骤三①中所述的脱模剂为硬脂酸锌；所述的无机填料为碳酸钙；所述的增稠剂为氧化镁；
②、首先将步骤三①中称取的65份不饱和聚酯树脂和0.5份生物质基片状活性炭加入到高速剪切混合机中搅拌15min，然后加入2份固化剂和2份脱模剂，继续搅拌10min，再加入120份无机填料继续搅拌10min，最后加入4份增稠剂搅拌至体系温度至40℃，得到树脂糊；
步骤三②中所述的搅拌速度为1000r/min；
③、首先将玻璃纤维均匀分散在两层聚乙烯薄膜之间，然后将树脂糊涂抹在聚乙烯薄膜表面上，再利用压力辊使树脂糊与玻璃纤维充分浸透，随后经过收卷机成卷，得到片状模塑料；将片状模塑料移入到烘房进行熟化加工，得到生物质基片状活性炭增强SMC复合材料。
步骤三③所述的聚乙烯薄膜的厚度为2000微米；
步骤三③所述的树脂糊与玻璃纤维的质量比为30:10；
步骤三③所述的玻璃纤维的长度为1cm；
步骤三③所述的聚乙烯薄膜表面上的树脂糊的厚度为1mm；
步骤三③所述的熟化温度为40℃，熟化时间为48h。
实施例二：本实施例与实施例一的不同点是：步骤二②中将混合物放入氧化铝瓷舟中，再置于管式炉中，向管式炉中持续通入氮气，去除管式炉中的空气，再在氮气的流速为100mL/min和升温的速率为5℃/min的条件下将管式炉从室温升温至800℃，再在800℃下保温3h，最后冷却至室温，得到反应产物。其它步骤及参数与实施例一均相同。
实施例三：本实施例与实施例一的不同点是：步骤二②中将混合物放入氧化铝瓷舟中，再置于管式炉中，向管式炉中持续通入氮气，去除管式炉中的空气，再在氮气的流速为100mL/min和升温的速率为5℃/min的条件下将管式炉从室温升温至1000℃，再在1000℃下保温3h，最后冷却至室温，得到反应产物。其它步骤及参数与实施例一均相同。
对比实施例一：SMC复合材料的制备方法是按以下步骤完成的：
①、按重量份数称取65份不饱和聚酯树脂、0.5份生物质基片状活性炭、2份固化剂、2份脱模剂、120份无机填料和4份增稠剂；
步骤①中所述的不饱和聚酯树脂为间苯型不饱和聚酯；
步骤①中所述的固化剂为过氧化环己酮溶解到二丁酯中，过氧化环己酮的质量分数为50％，所述的二丁酯为邻苯二甲酸二丁酯；
步骤①中所述的脱模剂为硬脂酸锌；所述的无机填料为碳酸钙；所述的增稠剂为氧化镁；
②、首先将步骤①中称取的65份不饱和聚酯树脂和0.5份生物质基片状活性炭加入到高速剪切混合机中搅拌15min，然后加入2份固化剂和2份脱模剂，继续搅拌10min，再加入120份无机填料继续搅拌10min，最后加入4份增稠剂搅拌至体系温度至40℃，得到树脂糊；
步骤②中所述的搅拌速度为1000r/min；
③、首先将玻璃纤维均匀分散在两层聚乙烯薄膜之间，然后将树脂糊涂抹在聚乙烯薄膜表面上，再利用压力辊使树脂糊与玻璃纤维充分浸透，随后经过收卷机成卷，得到片状模塑料；将片状模塑料移入到烘房进行熟化加工，得到生物质基片状活性炭增强SMC复合材料。
步骤③所述的聚乙烯薄膜的厚度为2000微米；
步骤③所述的树脂糊与玻璃纤维的质量比为30:10；
步骤③所述的玻璃纤维的长度为1cm；
步骤③所述的聚乙烯薄膜表面上的树脂糊的厚度为1mm；
步骤③所述的熟化温度为40℃，熟化时间为48h。
图1为实施例一制备的生物质基片状活性炭放大2000倍的SEM图；
图2为实施例一制备的生物质基片状活性炭放大2500倍的SEM图。
从图1和图2可以看出，实施例一制备的生物质基片状活性炭呈现片状结构。
表1为实施例一、实施例二和实施例三制备的生物质基片状活性炭的比表面积。
表1
实施例一 实施例二 实施例三
BET表面积(m<sup>2</sup>/g) 2006.8753 2209.0024 1904.914
微孔面积(m<sup>2</sup>/g) 866.5472 443.0998 271.1610
外表面积(m<sup>2</sup>/g) 1140.3280 1765.9026 1633.7530
从表1可知，实施例一、实施例二和实施例三制备的生物质基片状活性炭的比表面积比较大，可以大大提高导热性数。
表2为实施例一制备的生物质基片状活性炭增强SMC复合材料和对比实施例一制备的SMC复合材料的性能。
表2
Figure BDA0002882471560000091
从表2可知，实施例一制备的生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的机械强度高、拉伸强度高、耐冲击强度高、弯曲强度高，导热系数高，弯曲强度较未添加生物质基片状活性炭提高了68.89％，冲击强度较未添加生物质基片状活性炭提高了105.41％，导热系数较未添加生物质基片状活性炭提高了93.3％。

Claims (10)

1.一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的制备方法，其特征在于一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的制备方法是按以下步骤完成的：
一、生物质粉的预处理：
①、首先对生物质秸秆进行清洗，然后烘干至恒重，使用粉碎机粉碎，再进行筛分，得到生物质秸秆粉；
②、将生物质秸秆粉、去离子水、过氧化氢溶液和醋酸放入反应釜中，搅拌均匀，再将反应釜密封；将密封的反应釜从室温升温至80℃～200℃，再在80℃～200℃下保温2h～24h，冷却至室温，得到反应后的生物质预处理粉；
步骤一②中所述的生物质秸秆粉、去离子水、过氧化氢溶液和醋酸的质量比为1:(20～50):(5～20):(1～10)；
③、首先使用蒸馏水将反应后的生物质预处理粉洗涤至中性，然后分散在蒸馏水中，加入探头式超声波分散仪中进行超声分散，再使用真空抽滤装置进行抽滤，最后冷冻干燥，得到预处理后的生物质秸秆粉；
二、制备生物质基片状活性炭：
①、将预处理后的生物质秸秆粉、Na2CO3和ZnCl2混合均匀，得到混合物；
步骤二①中所述的预处理后的生物质秸秆粉、Na2CO3和ZnCl2的质量比为1:(1～5):(1～5)；
②、将混合物放入氧化铝瓷舟中，再置于管式炉中，向管式炉中持续通入氮气，去除管式炉中的空气，再在氮气的流速为50mL/min～200mL/min下将管式炉从室温升温至200℃～1600℃，再在200℃～1600℃下保温，最后冷却至室温，得到反应产物；
③、将反应产物浸入到盐酸中清洗，得到盐酸清洗后的反应产物；使用蒸馏水对盐酸清洗后的反应产物清洗至中性，再抽滤、干燥，得到生物质基片状活性炭；
三、复合：
①、按重量份数称取60份～70份不饱和聚酯树脂、0.1份～0.5份生物质基片状活性炭、1份～3份固化剂、2份～4份脱模剂、100份～200份无机填料和1份～5份增稠剂；
②、首先将步骤三①中称取的60份～70份不饱和聚酯树脂和0.1份～0.5份生物质基片状活性炭加入到高速剪切混合机中搅拌10min～20min，然后加入1份～3份固化剂和2份～4份脱模剂，继续搅拌5min～10min，再加入100份～200份无机填料继续搅拌5min～10min，最后加入1份～5份增稠剂搅拌至体系温度至40℃，得到树脂糊；
③、首先将玻璃纤维均匀分散在两层聚乙烯薄膜之间，然后将树脂糊涂抹在聚乙烯薄膜表面上，再利用压力辊使树脂糊与玻璃纤维充分浸透，随后经过收卷机成卷，得到片状模塑料；将片状模塑料移入到烘房进行熟化加工，得到生物质基片状活性炭增强SMC复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的生物质秸秆为玉米秸秆或小麦秸秆；步骤一①中所述的生物质秸秆粉的粒径为10μm～70μm；步骤一①中首先使用蒸馏水对生物质秸秆进行清洗至蒸馏水无浑浊，然后在60℃烘干至恒重，使用粉碎机粉碎，再使用不锈钢筛网进行筛分，得到生物质秸秆粉。
3.根据权利要求1所述的一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的制备方法，其特征在于步骤一②中所述的过氧化氢溶液的质量分数为5％～20％；所述的醋酸的质量分数为5％～40％；步骤一②中将密封的反应釜从室温升温至80℃～200℃的升温速率为1℃/min～10℃/min。
4.根据权利要求1所述的一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的制备方法，其特征在于步骤一③中所述的超声分散的功率为200W～1500W，超声分散的时间为30min～90min；步骤一③中所述的反应后的生物质预处理粉的质量与蒸馏水的体积比为1g:(50mL～100mL)；步骤一③中所述的冷冻干燥的温度为-10℃～-40℃，冷冻干燥的时间为10h～12h。
5.根据权利要求1所述的一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的制备方法，其特征在于步骤二②中所述的升温的速率为2℃/min～10℃/min；在200℃～1600℃下保温的时间为30min～180min。
6.根据权利要求1所述的一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的制备方法，其特征在于步骤二③中所述的盐酸的浓度为1mol/L；步骤二③中将反应产物浸入到盐酸中清洗2次～4次，每次清洗的时间为10min～50min；步骤二③中所述的干燥温度为60℃～100℃，干燥时间为10h～24h。
7.根据权利要求1所述的一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的制备方法，其特征在于步骤三①中所述的不饱和聚酯树脂为乙烯基树脂、邻苯型不饱和聚酯和间苯型不饱和聚酯中的一种或其中几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的制备方法，其特征在于步骤三①中所述的固化剂为过氧化环己酮二丁酯溶液或过氧化二苯甲酰二丁酯溶液；所述的过氧化环己酮二丁酯溶液为过氧化环己酮溶解到二丁酯中，过氧化环己酮的质量分数为50％，所述的二丁酯为邻苯二甲酸二丁酯；所述的过氧化二苯甲酰二丁酯溶液为过氧化二苯甲酰溶解到二丁酯中，过氧化二苯甲酰的质量分数为50％，所述的二丁酯为邻苯二甲酸二丁酯。
9.根据权利要求1所述的一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的制备方法，其特征在于步骤三①中所述的脱模剂为硬脂酸锌；所述的无机填料为碳酸钙；所述的增稠剂为氧化镁。
10.根据权利要求1所述的一种生物质基片状活性炭增强SMC复合材料的制备方法，其特征在于步骤三②中所述的搅拌速度为1000r/min～1500r/min；步骤三③所述的聚乙烯薄膜的厚度为100微米～5000微米；步骤三③所述的树脂糊与玻璃纤维的质量比为(5～30):(5～30)；步骤三③所述的玻璃纤维的长度为1cm～2cm；步骤三③所述的聚乙烯薄膜表面上的树脂糊的厚度为1mm～2mm；步骤三③所述的熟化温度为35℃～45℃，熟化时间为24h～72h。
CN202110005478.3A 2021-01-04 2021-01-04 一种生物质基片状活性炭增强smc复合材料的制备方法 Active CN112812528B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110005478.3A CN112812528B (zh) 2021-01-04 2021-01-04 一种生物质基片状活性炭增强smc复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110005478.3A CN112812528B (zh) 2021-01-04 2021-01-04 一种生物质基片状活性炭增强smc复合材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112812528A true CN112812528A (zh) 2021-05-18
CN112812528B CN112812528B (zh) 2022-01-07

Family

ID=75857152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110005478.3A Active CN112812528B (zh) 2021-01-04 2021-01-04 一种生物质基片状活性炭增强smc复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112812528B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113353916A (zh) * 2020-03-05 2021-09-07 宁夏大学 红柳炭化纳米颗粒、红柳炭化纳米颗粒增强复合材料及其制备方法和应用
CN114213797A (zh) * 2022-01-11 2022-03-22 陈小云 一种耐磨防刮smc模塑料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100041802A1 (en) * 2006-07-30 2010-02-18 Polynt S.P.A. Sheet molding compounds (smc), thick molding compounds (tmc), and bulk molding compounds (bmc) comprising thermosetting resins based on renewable resources
CN101864043A (zh) * 2010-05-25 2010-10-20 宁波华缘玻璃钢电器制造有限公司 秸秆纤维增强聚酯模塑料及其制备方法
CN107636054A (zh) * 2015-05-01 2018-01-26 艾达索高新材料无锡有限公司 一种降解和回收交联聚合物或增强复合材料的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100041802A1 (en) * 2006-07-30 2010-02-18 Polynt S.P.A. Sheet molding compounds (smc), thick molding compounds (tmc), and bulk molding compounds (bmc) comprising thermosetting resins based on renewable resources
CN101864043A (zh) * 2010-05-25 2010-10-20 宁波华缘玻璃钢电器制造有限公司 秸秆纤维增强聚酯模塑料及其制备方法
CN107636054A (zh) * 2015-05-01 2018-01-26 艾达索高新材料无锡有限公司 一种降解和回收交联聚合物或增强复合材料的方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113353916A (zh) * 2020-03-05 2021-09-07 宁夏大学 红柳炭化纳米颗粒、红柳炭化纳米颗粒增强复合材料及其制备方法和应用
CN114213797A (zh) * 2022-01-11 2022-03-22 陈小云 一种耐磨防刮smc模塑料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112812528B (zh) 2022-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112812528B (zh) 一种生物质基片状活性炭增强smc复合材料的制备方法
CN110437551B (zh) 一种自修复型环保橡胶材料及其制备方法
CN109734842A (zh) 一种透明导电柔性细菌纤维素复合材料及其制备方法
CN106903959B (zh) 一种太阳能背板用阻隔膜及其制备方法
CN111424341A (zh) 废弃皮革超细纤维及其与聚乙烯醇复合的高电磁屏蔽材料和它们的制备方法
CN116162318A (zh) 一种聚乙烯醇/改性玻璃纤维复合材料及其制法
KR102017033B1 (ko) 폴리이미드 개질 우레탄 접착제를 사용한 재조합 나무판 및 이의 제조 방법
CN113667275A (zh) 一种改善的木质素环氧树脂/碳纤维复合材料及其制备方法
CN113718528A (zh) 一种磺化聚芳醚酮水性上浆剂及其制备方法和应用
CN108341601A (zh) 一种隔热夹层玻璃的制备方法
CN113185806A (zh) 一种聚酰亚胺微球改性的热固性树脂基复合材料及其制备方法与应用
CN116535788A (zh) 一种ptfe复合介质材料及其制备方法与应用
CN115627040A (zh) 一种耐-50℃低温的密封用复合材料、制备方法及传感器
CN114014326B (zh) 一种白炭黑改性方法及改性白炭黑
CN113501996B (zh) 一种柔性纤维素基导电复合膜及其制备方法与应用
CN108977129A (zh) 一种耐候型太阳能电池封装胶膜
CN111334028B (zh) 一种抗紫外的高导热改性聚氨酯复合薄膜材料及其制法
CN114736497A (zh) 一种透明高韧性双向拉伸聚乳酸薄膜及其制备方法
CN114316520A (zh) 一种二维MXene纳米片乙烯基树脂复合材料及其制备方法
CN111995823A (zh) 一种抗静电瓦楞板
CN112341728A (zh) 一种无碳型防静电pvc卷材
CN115161798B (zh) 一种透气抗静电新型气凝胶合成纤维及其制备方法
CN117050521A (zh) 一种氮化硼改性聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法
CN116852815B (zh) 一种三维成型ptfe基覆铜板及其制备方法
CN113774665B (zh) 一种聚醚-聚乳酸-丙烯酸酯上浆剂及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant