KOH共热法和水热活化法制备多孔竹活性炭的比较

我国竹材资源丰富,以竹废料为原料,制备可用于超级电容器电极材料的竹活性炭,有助于推动竹产业发展,助力国家“双碳”目标实现。在本研究中,分别采用KOH共热和水热处理对竹粉进行活化,并对制备的竹活性炭进行电化学性能、比表面积、表面微观形貌等测试。实验结果表明,KOH共热活化法的最佳条件为炭化温度350℃,活化温度900℃,升温速率2℃/min,碱炭质量比4∶1;制备的活性炭比表面积为3 299 m2/g, 0.5 A/g电流密度下的比电容为287.8 F/g, 5 000次充放电测试后,电容保持率为95%~105%。水热活化法的最佳条件为KOH质量分数20%,反应温度150℃,反应时间12 h,制备的活性炭比表面积为192.91 m2/g, 0.5 A/g电流密度下的比电容为170.4 F/g,电容保持率为88.89%。2种方法制备的活性炭孔径结构都是以微孔为主,中孔混合分布,含有少量大孔;2种活性炭均含有双层或多层石墨烯结构,但水热活化法制备的活性炭石墨化程度更高,制备条件更温和。研究结果既可为超级电容器用活性炭的研究提供了理论思路,也有效地扩展了竹材的应用领域。

竹纤维长径比及含量对环氧树脂基复合材料性能的影响

研究竹纤维长径比及含量对环氧树脂(EP)基复合材料物理力学性能、动态热机械性能和热稳定性的影响,以期开发高性能竹塑复合材料。结果表明,随着竹纤维长径比增大,复合材料力学性能增强;当竹纤维质量分数为70%,竹纤维长径比为553.18,复合材料弯曲强度、弯曲模量、冲击强度分别为111.67 MPa、7 487.52 MPa、24.74 kJ/m^(2),比长径比为353.20时分别提高了53.39%、48.62%、28.86%。复合材料冲击断面SEM结果显示,长径比大的竹纤维与EP的界面结合程度提高。随着竹纤维含量增加,复合材料弯曲性能呈先上升后下降的趋势;冲击强度、储能模量、损耗模量和热稳定性基本逐渐增强,而耐水性能不断下降。当竹纤维质量分数为60%时,复合材料综合性能较佳,弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别为124.43 MPa、6 816.26 MPa、18.88 kJ/m^(2),24 h吸水率和厚度膨胀率分别为14.86%、16.44%,可用于汽车内饰材料。

硅烷用量对竹原纤维增强复合材料性能的影响

为明确改性剂用量对复合材料力学和热学性能的影响,以化学机械法制备的高长径比毛竹竹原纤维为增强相,采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为偶联剂,热压制备45%竹原纤维/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料,用环境扫描电镜(ESEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线光谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)对改性竹原纤维和复合材料进行界面分析。结果表明,随着KH550用量增加,复合材料的力学强度呈现先增强后减弱的趋势,当KH550用量为1%时,复合材料的力学性能较佳,与未改性的复合材料相比,其弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度和冲击强度分别提高了13.8%、21.8%、28.1%和24.5%,但其热稳定性略微下降。ESEM、FTIR和XPS的分析结果表明,改性竹原纤维表面极性降低,KH550与竹原纤维的羟基发生化学反应,复合材料的界面相容性增强;改性后纤维的结晶度下降,纤维大分子链柔顺性增强,竹原纤维和塑料基体之间的界面结合增强,而改性复合材料的结晶度升高,刚性增强。

生物质炭改善木塑复合材料性能的研究现状及发展趋势

为了提升WPC的性能和附加值,拓宽木塑复合材料(WPC)应用领域,需对其进行增强改性。综述了生物质炭的制备及其增强WPC物理力学性能、改善WPC导电性和耐热性等国内外研究现状和存在问题,展望了生物质炭增强木塑复合材料的发展前景。

竹原纤维增强聚乙烯复合材料的制备工艺研究

采用自制的长度为10~25 mm、平均长径比为285.7的毛竹竹原纤维(BF)作为增强相,聚乙烯(PE)塑料为基体,热压制备B F/P E复合材料,分析热压温度和纤维含量对复合材料力学性能和吸水性能的影响。研究发现,热压处理可以提高PE的熔融流动以及竹纤维的表面渗透性,促进竹纤维和PE的物理机械结合;当热压温度由150℃增至180℃时,复合材料的力学性能增强。适量竹原纤维可较好增强PE基复合材料力学性能,但会降低材料的耐水性。随着纤维含量的增加,B F/P E复合材料的拉伸和弯曲性能呈现先增加后降低的趋势,冲击强度不断降低,当纤维含量为30%时,复合材料的综合力学性能较佳,拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别为18.57 MPa、27.17 MPa、2238.22 MPa、33.17 kJ/m^(2),24 h吸水率为9.29%。