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[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
马晓军 赵广杰
为了扩大木材的应用领域和降低碳纤维的成本,以木材液化物为原料,加入六次甲基四胺熔融纺丝,经甲醛和盐酸溶液固化处理后获得木材液化物碳纤维原丝,利用IR、XRD、拉曼光谱分析仪等初步揭示了木材液化物碳纤维原丝在炭化过程中微结构的变化。结果表明:炭化温度400℃以上,木材液化物原丝中出现了较明显的(100)衍射峰;炭化温度500℃以上在1360cm-1处附近出现D峰、1595cm-1处附近出现G峰;随炭化温度的提高,原丝内部微观结构逐步趋于有序化;炭化过程中,原丝分别在500和800℃时结构发生了两次大的改变,但代表芳环骨架振动的1632、1454cm-1处吸收峰在整个炭化过程中依然存在,表明木材液...
关键词：
碳纤维 木材液化物 微结构 温度
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
马晓军 赵广杰
该文以木材苯酚液化物为原料,加入六次甲基四胺后熔融纺丝,将熔纺纤维置于甲醛和盐酸溶液中固化处理后制成碳纤维原丝,对不同工艺条件下获得的碳纤维原丝的力学性能进行了研究。结果表明,原丝的拉伸强度随收丝辊转速和固化处理时间的增加而显著增大;在盐酸浓度15%、固化升温速率15℃/h时,拉伸强度和模量达到最大值;原丝的拉伸模量与其拉伸强度的变化趋势基本一致。在收丝辊转速72 r/min、固化液盐酸浓度18.5%、固化升温速率10℃/h和固化时间4 h条件下,制备出拉伸强度、拉伸模量分别为356 MPa和31 GPa的木材苯酚液化物碳纤维原丝。
关键词：
碳纤维原丝 木材液化物 拉伸强度 固化
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
金枝 曾珍 赵广杰
【目的】为进一步揭示木材液化物活性碳纤维（ALWCFs）孔结构形成机制，探讨了不同炭化–活化过程杉木液化物碳纤维（LWCFs）微晶结构演变及孔结构形成路径。【方法】通过控制炭化温度（500～900℃）获得具有不同微晶结构的LWCFs，在800℃进行水蒸气活化，采用元素分析仪、X射线衍射仪和氮气吸附仪分别考察了不同炭化–活化过程中LWCFs的元素组成、微晶结构和孔结构的变化。【结果】随着炭化温度的升高，LWCFs中碳元素质量分数逐渐升高，氢、氧元素质量分数减少，ALWCFs碳元素质量分数逐渐增加，氢、氧元素质量分数逐渐减少。炭化温度的升高使LWCFs乱层石墨微晶轴向尺寸逐渐增大，结构更加致密，900℃时横向微晶发生了生长。在活化过程中，高的炭化温度显著促进了水蒸气对轴向微晶的侵蚀，且随着活化时间的延长，侵蚀程度加重。活化20 min时，微晶横向尺寸显著增大，900℃炭化样品增长最为明显，进一步延长活化时间横向微晶结构无显著变化。孔结构数据表明：炭化温度的升高提高了ALWCFs的比表面积和总孔容，对微孔结构的形成有明显促进作用，且活化时间越长，微孔结构增加越显著。低的炭化温度有利于活化初期中孔结构的形成，而900℃炭化样品初期中孔结构较少，但随着活化时间延长，微孔结构的逐步扩大导致了中孔结构明显增多。【结论】水蒸气对乱层石墨轴向微晶内部的侵蚀是形成ALWCFs微孔结构的主要途径，中孔结构在活化初期主要来源于水蒸气对晶体缺陷或初始孔隙处的活化作用，活化后期主要来自于初期微孔的逐步扩大。
关键词：
活性碳纤维 木材液化物 微晶结构 孔结构
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
赵广杰
为了搞清楚木质碳纤维在炭化、石墨化过程中化学反应的路径以及微细结构的生成演化机制,归纳了迄今为止诸多研究者在木质碳纤维制备技术与基本性能,木质碳纤维在炭化、石墨化不同处理过程中的化学反应历程,以及微细结构的生成演化等方面的研究成果。在此基础上提出了该领域研究课题的焦点,以及今后应重点考虑的一些问题,旨在使同学界人士对当今木质碳纤维的研究有比较全面、细致的认知,为进一步深入开展木质碳纤维研究提供基础参考。
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
杨小军 孙友富
为了研究碳纤维应用于建筑木构件及其节点加固工程中的长期承载性能,采用持续负载的剪切试验方法对碳纤维木材复合材结合层在高湿(温度60℃,相对湿度90%),低湿(温度24℃,相对湿度45%)环境条件下的蠕变性能进行了研究。结论表明:Burger模型可较精确地模拟复合材结合层的短期剪切性能(R2≥98%);高湿环境下结合层剪切蠕变量显著大于低湿环境,温度及相对湿度都是影响蠕变的重要因素;结合层厚度越大,剪切蠕变变形也越大,应力松弛较大,建议碳纤维与木材复合时施加一定的压力(0.05 MPa以上)以减少结合层厚度;高湿环境下高应力水平的蠕变速率最大,较短时间便出现结合层断裂,在碳纤维设计应用时,应确保...
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
赵广杰 刘文静
为探讨用木质生物质替代石油等化石资源,制备新型功能化活性碳纤维材料,系统归纳了木质碳纤维在以下几方面的研究现状与发展趋势:1)以木质生物质为原料,通过固化、炭化,物理、化学活化处理,制备活性木材液化物碳纤维;2)通过孔隙调整、表面改性和离子化处理,对活性木材液化物碳纤维进行功能化处理;3)活性、功能化处理对木质碳纤维的晶体结构、表面含氧基团结构、孔隙结构和表面形态结构、物理性能和吸附性能、环保和抗菌功能的影响。并在此基础上,提出了今后一段时期内木质碳纤维的活化、功能化研究存在的科学问题与思考。
关键词：
木质碳纤维 活性 功能化
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
张求慧 赵广杰 陈金鹏
为了探讨酸性催化剂对木材 (杉木和三倍体毛白杨 )苯酚液化的影响 ,该研究采用磷酸 (85 % )、低浓硫酸(36 % )、盐酸 (37% )、草酸 (99 5 % ) 4种弱酸性无机酸 ,在不同温度下进行了木材的液化试验 .结果表明 ,磷酸和低浓硫酸是木材苯酚液化效果较好的催化剂 .在温度为 15 0℃、液化时间为 2h、液体比 (苯酚 木材 )为 4、催化剂含量为10 %的条件下 ,采用磷酸或低浓硫酸 ,可以分别使木材液化后的残渣率降至 3 2 %和 4 0 % .
关键词：
木材苯酚液化 催化剂 残渣率
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
李改云 江泽慧 任海青 秦特夫
为了探明木材腐朽程度引起的化学组成变化规律与液化特性之间的关系,该文利用褐腐真菌茯苓对马尾松木材进行不同程度的生物降解预处理,用残渣率指标、GPC、FTIR和NMR对木材的液化程度及液化产物特征进行了表征。结果表明:褐腐木材在液比为2和磷酸催化条件下可取得良好的液化效果。对褐腐木材而言,随腐朽时间从3周延长至7周,液化残渣率逐渐降低,液化产物中残留的苯酚量逐渐减少,液化产物的分子量和分子量分布逐渐增大。当腐朽时间达到11和15周时,残渣率迅速下降,分子量和分子量分布继续呈上升趋势,而残留的苯酚量却有微弱的增加。说明褐腐处理的木材比正常木材在苯酚中的液化条件温和,木材腐朽程度越严重,液化反应越容...
关键词：
木材 褐腐 化学组成 液化
[期刊] 林业科学
[作者]
汪贵斌 曹福亮 柳学军 郝明灼 胡光磊 汪企明
对16个落羽杉种源的14年生人工林木材微纤丝角和木材纤维形态进行测定。结果表明:1)16个种源落羽杉木材微纤丝角存在显著差异,微纤丝角变化在29.9~35.8°之间。从径向变化看,落羽杉胸径处木材微纤丝角在髓心处最大,由髓心向外逐渐减小;从纵向变化看,微纤丝角在基干处最大,随树木高度的增加而逐渐减小。2)16个落羽杉种源木材的纤维长度和宽度均存在显著差异,纤维长度的变化在1764.84~2900.08μm之间,纤维宽度的变化在28.48~51.21μm之间,纤维长宽比的变化在42.79~82.12之间。落羽杉胸径处木材纤维形态的径向变化为纤维长度和纤维宽度从髓心到树皮逐渐增加,纵向变化规律为纤...
关键词：
落羽杉 种源 微纤丝角 纤维形态 变异
[期刊] 林业科学
[作者]
彭霄鹏 聂双喜 刘璟 崔颖
【目的】将微波加热与甘油利用相结合的综合炼制工艺用于木质纤维素生物质预处理,探索其在燃料乙醇制备中的可行性,为实现经济可行、经济有效的木质纤维素生物质酶解预处理技术和生物燃料生产提供基础信息。【方法】以银腺杨、日本落叶松、刚竹和柳枝稷为试验材料,采用微波液化法对其进行液化处理,将液化产物分为纤维素、半纤维素和木质素组分,并对纤维素纤维组分进行综合表征。【结果】化学分析结果表明,纤维素纤维具有较高的葡聚糖含量;红外光谱显示,木质素和半纤维素的信号逐渐减弱,说明半纤维素和木质素经液化处理后有效脱除; XRD分析结果表明,纤维素纤维结晶度高、表面积大。【结论】相比原木质纤维素生物质,银腺杨、日本落叶松、刚竹和柳枝稷4种原材料纤维素纤维的酶解糖化效率均有不同程度提升(最高酶解转化率可达70%),液化固体产物——纤维素纤维在制备燃料乙醇中具有广阔的潜力和前景。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
史清宇 曹雄 李积元 陈高强 刘瞿
铝合金是汽车、航空等领域轻量化过程中的重要应用材料,但铝合金强度和塑性的不足限制了其应用。为了提高5052铝合金的强度及塑性,采用多道搅拌摩擦加工的方法成功制备出碳纤维增强铝基复合材料。对复合材料的力学性能和组织形貌进行了测试和分析,结果表明:复合材料的抗拉强度相较于母材提升了18.9%,延伸率提升了19.7%。通过扫描电镜和透射电镜观察发现复合材料中碳纤维弥散分布,复合材料断口观察到韧窝内有明显的碳纤维拔出痕迹,说明复合材料的强度及塑性提升与碳纤维的弥散分布及碳纤维的载荷转移作用有关。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
张求慧 赵广杰
为拓展新的木材加工领域 ,使木材液化这一先进的木材化学加工技术尽早地应用于我国的木材行业 ,提高木材的综合利用率 .该文系统归纳了高温高压法、溶剂分解法、催化剂法及无催化剂法等木材液化方法 ,高温高压法是最早的木材液化方法 ,而采用硫酸、盐酸、磷酸和草酸等作为酸性催化剂的催化剂法是目前研究最多、最具实用价值的木材液化方法 .该方法进一步系统深入地讨论了木材的苯酚液化和多羟基醇液化 ,以及木材主成分 (纤维素与木素 )的液化反应路径 ,并对木材液化生成物的用途进行了探讨。作者认为有必要深入研究木材的液化机理 ,开发新的环保型液化剂和“绿色化”液化方法 ,开展液化产物与其他材料复合的研究 ,研制具...
关键词：
木材液化 苯酚 多羟基醇 反应生成物
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
栾丛丛 王振威 沈洪垚 张林初 钱俊 傅建中
该文围绕"新能源+储能"发展新模式,开展双电层碳纤维基储能构件设计制造及三维打印(3D打印)个性化封装研究。采用真空抽滤吸附碳纳米管工艺,制备了高比表面积碳纤维布电极;调配不同浓度聚合物电解质溶液,探索了电解质溶液浓度对碳纤维基储能构件充放电性能的影响;建立基于熔融沉积成型3D打印工艺的个性化封装设计制造方法,解决了双电层储能构件个性化封装成本高且周期长的问题。结果表明:引入碳纳米管可极大提高双电层储能构件的储能性能,电解质溶液浓度对储能构件峰值电压影响不大而对峰值电流具有显著影响,3D打印技术可助力储能构件快速实现个性化封装。研究成果可为新工科背景下的大学生工程训练教学改革与新技术应用提供借鉴与参考。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
张玥 张文博 张佳慧
【目的】针对木材苯酚液化物制备的木质碳纤维存在力学强度低且性能不稳定等问题，对木质碳纤维原丝进行渗硼处理，以改善其力学性能。【方法】分别用质量分数为５％和８％的硼酸溶液浸渍木质碳纤维原丝１ｈ，再于９００℃下碳化１ｈ制得木质碳纤维。采用扫描电镜、Ｘ射线衍射、红外衍射谱图分析等方法，对改性后的原丝及碳纤维的力学性能及微观构造进行对比分析。【结果】经质量分数５％硼酸溶液改性的木质碳纤维原丝和碳纤维的拉伸强度分别达到０．１９５和０．４６８ＧＰａ，与未经渗硼处理的对照相比分别增加了４０．２９％和４４．８９％；从表面形态看，渗硼后的碳纤维与未经渗硼处理的碳纤维相比，表面缺陷和内部孔隙均明显减少，内部结构也．．．
[期刊] 中国林业科学研究院
[作者]
苏秋丽
生物质是可以直接转化为液态燃料的可再生资源,是化石能源的理想替代资源。木质纤维生物质是自然界中存量最大的生物质资源,主要组分包括综纤维素和木质素。溶剂液化技术是木质纤维生物质生产高附加值化学品的一种重要技术,在传统溶剂化反应中,很多研究重点在提高产率和液化产品的燃料性能,忽视了综纤维素和木质素分子的转化途径。阐明溶剂化反应机理是生产液化产品的关键步骤。该研究的目的是探究生物质纤维结构的溶解和溶剂化反应机理之间的关系,通过对液化产物和液化残渣的分析,研究液化反应过程中细胞壁纤维结构的变化与液化产物之间的关系
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