浸漬壓力對竹陶瓷性能的影響

摘 要：以酚醛樹脂與毛竹竹粉為原料制備竹陶瓷，利用掃描電鏡（SEM）分別對竹陶瓷的微觀構(gòu)造與物相進(jìn)行了表征，并對不同浸漬壓力對竹陶瓷的密度、炭得率、體積干縮率的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，浸漬壓力為0.6、1.0、1.4MPa時，竹陶瓷的炭得率分別為36.54%、40.37%、41.57%，竹陶瓷的體積干縮率分別為51.35%、52.67%、54.82%。

關(guān)鍵詞：竹陶瓷；浸漬壓力；影響

中圖分類號 S795 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）04-130-02

木陶瓷是由木材或木質(zhì)材料經(jīng)熱固性樹脂浸漬后混合、成型，在真空環(huán)境下高溫炭化得到的一種新型炭材料。在高溫?zé)峤膺^程中，木材或木質(zhì)材料會轉(zhuǎn)變成無定形的軟炭，而熱固性樹脂會轉(zhuǎn)變成硬質(zhì)的玻璃炭，原存在于木質(zhì)材料中的孔隙結(jié)構(gòu)依然會存在于木陶瓷中，因此，木陶瓷即是無定形的軟炭和硬質(zhì)的玻璃炭構(gòu)成的多孔性復(fù)合材料[1-2]。木陶瓷因其具有很多優(yōu)異的性能，如質(zhì)輕、多孔、高比表面積、耐腐蝕、耐摩擦和電磁屏蔽及良好的力學(xué)和電學(xué)性質(zhì)等而得到了廣泛關(guān)注[3-5]，在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)可用作催化劑載體、吸附劑及電磁屏蔽材料等。目前，制備木陶瓷最典型的方法是以實(shí)木、MDF或木/竹粉為原料，常壓浸漬熱固性樹脂后制備木陶瓷[6-8]。筆者利用豐富的竹材資源，以毛竹竹粉和酚醛樹脂為原料制備竹陶瓷，分析了不同樹脂浸漬壓力對竹陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響，旨在為合理制定竹陶瓷的制備工藝提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試樣的準(zhǔn)備 毛竹和酚醛樹脂均取自安徽池州地區(qū)，首先利用中草藥粉碎機(jī)對毛竹進(jìn)行粉碎，過40～60目篩待用，含水率12%。浸漬用酚醛樹脂固含量為40%～42%。

將竹粉置于TFCF5-6.0型正負(fù)壓反應(yīng)釜中，抽真空并保持1h。研究表明[9]，隨著酚醛樹脂含量的增加，木陶瓷的炭得率增大，尺寸收縮率減小，抗彎強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度增大，耐磨性增強(qiáng)，竹陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能最穩(wěn)定。因此，利用計量泵按照酚醛樹脂和竹粉質(zhì)量比為60：40，將酚醛樹脂泵入釜中，分別加壓至0.6、1.0、1.4MPa，并保持1h。將其取出烘干后，壓制成直徑為3cm、高度為1cm的竹粉餅（壓力為5MPa，時間為10min），再將其置于MXX1100箱式氣氛爐中進(jìn)行高溫炭化。炭化工藝如下：以10°C/min的速率從室溫升高到120°C，然后以3°C/min的速率升高到800°C，保溫60min，再以3°C/min的速率繼續(xù)升溫至1 000°C，保溫240min，冷卻至200°C。

采用荷蘭FEI公司生產(chǎn)的FEI Quanta 200型環(huán)境掃描電子顯微鏡對竹陶瓷的外觀形貌特征進(jìn)行研究。

3 結(jié)論

（1）浸漬壓力0.6、1.0和1.4MPa時，竹陶瓷的炭得率分別為36.54%、40.37%和41.57%，

（2）當(dāng)浸漬壓力為0.6、1.0和1.4MPa時，竹陶瓷的體積干縮率為51.35%、52.67%、54.82%。

參考文獻(xiàn)

[1]T.X. FAN，T. Hirose，T. Okabe. Surface Area Characteristics of Woodceramics[J]. J . Porous Mater，2001，8（3）：211-217.

[2]K. Shibata，K. Kasai，T. Okabe，and K. Saito. Electrical resistivity of porous carbon materials，“Woodceramics” at low temperatures[J]. J . Porous Mater，1995，2（4）：287-290.

[3]K. Hokkirigawa，T. Okabe，and K. Saito，Wear properties of new porous carbon materials： Woodceramics[J]. J . Porous Mater，1995，2（3）：229-235.

[4]H. Iizuka，M. Fushitani，M. Ohtsuka，et al. Mechanical properties of porous carbon materials i.e. woodceramics[J]. J . Mater. Sci. Letter，1996，15（20）：1 770-1 772.

[5]T. Hirose，B. Zhao，T. Okabe. Effect of carbonization temperature on the basic properties of woodceramics made from carbonized bamboo fiber and liquefied wood[J]. J . Mater. Sci， 2002，37（16）：3 453-3 458.

[6]J. Li，S. Li. Pyrolysis of medium density fiberboard impregnated with phenol formaldehyde resin[J]. J . Wood Sci，20065，52（4）：331–336.

[7]李淑君，李堅，劉一星. 木陶瓷的制造——實(shí)木陶瓷[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002，30（4）：5-7.

[8]李淑君，李堅，劉一星. 木陶瓷的制造——中密度纖維板木陶瓷[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002，30（5）： 47-49.

[9]陶毓博，李淑君，李鵬等. 酚醛樹脂用量對木陶瓷性能的影響[J]. 材料熱處理學(xué)報，2010，31（2）：26-29.

[10]Okabe T.，Saito K. New Porous Carbon Materials，Woodeeramics： Development and Fundamental Properties[J]. J Porous Mater，1995，2（3）：207-213. （責(zé)編：徐世紅）