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纤维素气凝胶的研究和开发
纤维素气凝胶的研究和开发
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郑州中天建筑节能有限公司
木质纤维素气凝胶的研究和开发
21世纪,世界普遍关注的科学技术发展的重要焦点之一就是新型材料的创生。
我国林木资源短缺,木质废弃物、木材加工剩余物、废旧木制品的高效再加工和循环利用,具有十分重要的意义,并且符合循环经济的发展趋势,即组成“资源-产品-再生资源”的物质反复和循环流动。
木质废弃物、木材加工剩余物、废旧木制品的高效再加工和循环利用不仅可以缓解木材供需矛盾,更重要的意义在于,将这些资源量巨大的废弃物通过科学的加工,形成新的产品或材料,有利于原本储存的碳素进一步重新固定、封存,以保持减排低碳,减少温室效应,保护人们赖以生存的生态环境。
木质纤维素气凝胶的研究和开发迈出了木材剩余物高效再加工和循环利用中关键的一步,它是将木材中所有组分包括纤维素、半纤维素和木质素等不需经过分离和化学处理,而通过溶解、冻融和干燥工艺制备的一种新型木质纤维素基材料。
通过长期大量的试验,本团队以木粉为原料,采用冻融法制备成功木质纤维素气凝胶,其工艺流程为:
木质纤维素气凝胶材料不仅充分利用了生物质材料中的各种组分,而且依据气凝胶所具有的特殊性能,诸如极低的密度、极大的比表面积和极高的绝缘性等,可被广泛应用于组织工程、控释系统、血液净化、传感器、废水处理、色谱分析、生物医药等领域,还可在高效可充电电池、超级电容器、催化剂及载体、化妆品、气体过滤和超级高效隔热隔声材等有广阔的应用前景。
纳米纤丝化纤维素(nanofibrillatedcellulose)具有卓越的光学性能、机械性能和结构性能,在组织工程、纳米复合材料、纳米器件中有非常广泛的用途。
事实上,木材细胞壁中的纤维素微纤丝(植物学术语)就是一种自然界中取之不尽的高性能纳米纤维化纤维素。
木材中的纳米纤丝化纤维素,不但具有很高的长径比,还具有木材天然的可再生性、可循环性和可生物降解性。
20世纪70年代末,美国的Sandberg等人使用高压匀质机从木材纸浆中分离出一种高长径比的纳米纤维素,其直径约为20nm,这是纳米纤丝化纤维素第一次正式露面。
最初的研究者将纳米纤丝化纤维素称为微纤化纤维素(microfibrillatedcellulose),直到现在许多学术文献和商业宣传仍在使用。
但这让人感到困惑,因为这些纤丝的直径并不是微米级的。
受此影响,许多文献中也将此类材料称为纤维素微纤丝(cellulosemicrofibrils),但这个名词还是一个植物学的术语,在植物学中有特定的含义。
根据人们对纳米材料的定义(某一维度的尺寸小于100nm,即为纳米材料),这种直径2~100nm、长度达数微米的纤维素材料更宜命名为纳米纤丝化纤维素。
其纳米纤丝化纤维素的制备方法主要有:
①机械法:
采用高强度冲击、振动或高压精磨处理进行纤维素分离而得到径级为纳米尺度的纤维素纤丝;主要包括高压冲击法、高压乳化法、精磨/胶磨法、高速剪切法、冷冻压碎法、超声波法和高压匀质处理等。
②化学法与机械法结合处理:
先采用化学法预处理,脱除细胞壁物质中的半纤维素和木质素,然后在饱水状态下利用高强度精磨机进行处理。
迄今,我公司对纳米纤丝化纤维素的制备方法仍在进行着诸多尝试。
旨在寻求一种简便、快捷和无污染、低成本的方法以制备出长径比高、结晶度高和网络交联密度高的纳米纤丝化纤维素,以供高附加值的工业化利用。
自纳米纤丝化纤维素出现以来,科研工作者们对这种新兴纳米材料的应用做了大量探索工作。
目前纳米纤丝化纤维素主要在食品、化妆品中作为增强相在许多聚合物基体中有着广泛的应用。
此外,一些科研工作者还将纳米纤丝化纤维素与一些导电聚合物如聚吡咯复合制备可折叠的导电薄膜材料及柔性电极材料,从而拓宽了纳米纤丝化纤维素的用途,提高了纤维素的附加值,也为高值化发展新型纳米纤丝化纤维复合材料提供了科研思路。
当前,对于木质纤维素气凝胶、纳米纤丝化纤维素的研究已成为国内外研究重点。
特别是木质纤维素气凝胶制备中的全组分利用及其层级结构调控,纳米纤丝化纤维素的拆解机制等更备受关注。
如何高值化开发利用木质纤维素,气凝胶及纳米纤丝化纤维素将是未来一段时间研究的重点,而研制和开发这些新兴的生物质纤维素基材料对于促进我国生物质纳米材料发展及相关学科协同创新具有深远的影响和重要的战略意义。
郑州中天建筑节能有限公司
公司简介
本公司主要生产:
1设备类,泡沫板设备,干混砂浆设备,钢丝网架泡沫板设备,装配式建筑设备,保温与结构一体化设备,轻质隔墙设备,废泡沫造粒设备,废秸秆再利用做建材设备,
防火聚苯板
E成型机
F烘干房
G切割机
H粉碎机
1、
钢丝网架泡沫板设备A钢丝网片织网机焊网机
B钢丝网架插丝焊接机
C手动点焊机
D断丝机
半自动钢丝网架焊插立架子
2、
废泡沫造粒机组A泡沫粉碎机
B废颗粒料仓
C废泡沫造粒热熔机
D切粒机
3、
抹灰机A泡沫板平板抹灰机
B异型泡沫线条抹灰机、切割机
C双面保温板抹灰一次成型两用机
D内墙体抹灰机
4、石墨泡沫板设备→文章、图片
5、
防火泡沫板设备A间歇式防火泡沫板渗透设备
B敞口式防火泡沫板渗透设备
C挤压浇注式防火保温板设备
6、
装配式建筑全套设备A钢筋自动加工生产线
B封闭式混凝土搅拌站
C预制建筑构件自动生产线PC
7、烘干砂生产线→
防火门,防火窗,防火玻璃,挡烟垂壁,铝合金防火中空玻璃窗,组合式防火中空玻璃产品介绍,图片
8、
干混砂浆生产线A保温砂浆生产线
B单个搅拌机、小型生产线
C砌筑砂浆生产线
D抹灰砂浆生产线
E自流平砂浆生产线
9、
建筑保温与结构一体化设备A泡沫板成套设备
B钢丝网架织网焊接机
C钢丝网架泡沫板插丝焊接
D钢丝网架抹灰机
10、
泡沫板异型成型设备A发泡机
B干燥床
C熟化仓
D异形成型机和模具
11、
挤塑板生产线68万型
78万型
12、废塑料模板生产线
13、
保温材料产品A泡沫板
B挤塑板
C粘结砂浆
D抗裂抹面砂浆
E锚钉
F网格布
G防火渗透泡沫板
H钢丝网架泡沫板(泰柏板)
I界面剂
14、
保温砂浆原料A可再分散乳胶粉
B羟丙基纤维素(HPMC)
C木质纤维
D聚乙烯醇
15、
水切割机和清洗机A便携式水刀和前混合磨料射流
B高压清洗机
C工地雾炮防尘系列
16、
艾草艾叶艾绒艾柱系列设备A艾叶粉碎机
B艾叶破捆机
C艾绒提取机
D艾柱成型机
E艾灸卷卷机
17、
防霾除菌新风系统A家庭空气净化器
B家庭新风系统柜式机、吊顶机
C学校医院企事业单位新风除菌系统
18、
建筑能耗监测系统A水、电、气、暖监测硬件
B监测软件平台C数据报告生成分析
19、
植物秸秆废物再利用设备A秸秆收集粉碎打捆机
B秸秆除尘净化设备
C秸秆大块防火处理设备
D秸秆按尺分切填充墙设备
E废木块防火保温拼装房屋
20、
聚氨酯发泡管道板材保温设备A高压管道发泡机
B低压板材发泡机
C墙体保温喷涂机
D管道保温模具
E管道除锈机
21、
植物纤维防火保温墙材设备A疗病墙衣设备
B竹纤维集成装饰设备
C钢丝网架植物纤维设备
D植物纤维装饰板雕刻设备
E绿色建材防火保温隔墙机
24装配式建筑构件产品(PC构件)A装配式楼梯
B装配式叠合板
C装配式(内)外墙板
D装配式梁(柱)
E装配式空调板,女儿墙
25装配式装修内墙板外墙板A装配式装修单层快装墙板
B装配式装修内隔墙带装饰
C装配式竹木纤维墙板
D代替涂料壁纸的装配式板
26EPS保温空腔模块设备和产品A双面6公分EPS板中间混凝土
B发泡机,干燥床,熟化仓
C过渡仓,成型机,烘干房
D250型直板,大T型小T型
E大拐角,小拐角,插板
27通风管道和消防通风排烟管道A新风交换机排烟
B无尘车间通风
C消防防排烟系统
D工厂排烟通风系统
郑州中天建筑节能有限公司科研部
2017年12月26日
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