一种木质素/聚氨酯/环氧树脂三元互穿网络泡沫为前驱体的泡沫活性炭材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种泡沫活性炭材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 木质素是自然界中含量仅次于纤维素的天然高分子材料，每年W 5X10"吨的速 度再生，是一种极富工业价值的有机原料。在纤维素相关产业（如植物水解和制浆造纸工 业）中，木质素通常W副产物的形式大量产出。然而，木质素的有效利用却不尽人意，到目 前为止，多黑液"的形式直接排入江河或浓缩后被烧掉，不但造成环境污染，同时也是极 大的资源浪费，因此，对木质素加W有效利用，对环境保护和经济发展都有着积极意义。
[0003] 活性炭是一种具有丰富孔隙结构和巨大比表面积的多孔碳质吸附材料，因其具有 吸附能力强、物理化学稳定性好、力学强度高、失效后再生等特点，而被广泛应用于工业、农 业、国防、交通、医药卫生、环境保护等诸多领域，为社会的发展及人民生活质量的提高作出 了巨大贡献，从最初发现木炭的吸附脱色作用到活性炭实现工业化工艺生产W及活性炭产 品的多元化发展己经历了漫长的发展史。而泡沫活性炭是由孔泡和相互连结的孔泡壁组成 的具有=维网状结构的多孔材料，运种独特的结构特征使其具有低密度、高比强度等特点， 是一种轻质多孔性材料。
[0004] 传统的泡沫活性炭在高溫炭化过程中容易破裂，导致泡沫活性炭的整体结构难W 控制。从现有技术文献看，目前泡沫活性炭存在的主要问题是多W石油基原料为前驱体，加 工工序复杂，制作成本高且泡沫活性炭难W降解，环境污染大。因此，研制一种孔径均匀、形 状各异、结构缺陷少且对环境无污染的泡沫活性炭复合材料迫在眉睫。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决现有泡沫活性炭在高溫炭化过程中容易破裂，导致泡沫活性炭的整 体结构难W控制，且多W石油基原料为前驱体，加工工序复杂，制作成本高且泡沫活性炭难 W降解，环境污染大的问题，而提供一种木质素/聚氨醋/环氧树脂=元互穿网络泡沫为前 驱体的泡沫活性炭材料及其制备方法。
[0006] 本发明的一种木质素/聚氨醋/环氧树脂=元互穿网络泡沫为前驱体的泡沫活性 炭材料，一种木质素/聚氨醋/环氧树脂=元互穿网络泡沫为前驱体的泡沫活性炭材料按 重量份数由8份~12份聚酸多元醇、10份~16份异氯酸醋、0. 05份~0. 25份水、2份~ 3. 5份发泡剂、0. 05份~0. 2份匀泡剂、0. 04份~0. 15份引发剂、0. 1份~5份木质素、0. 05 份~0. 4份扩链剂、0. 05份~0. 4份交链剂和0. 1份~8份环氧树脂制备而成；
[0007] 所述的木质素为木质素纤维、碱木质素、木质素横酸钢、木质素横酸巧、木质素横 酸锭、木质素横酸儀或酸化木质素。
[000引本发明的一种木质素/聚氨醋/环氧树脂S元互穿网络泡沫为前驱体的泡沫活性 炭材料的制备方法是按W下步骤进行的：
[0009] 一、按重量份数称取8份~12份聚酸多元醇、10份~16份异氯酸醋、0. 05份~ 0. 25份水、2份~3. 5份发泡剂、0. 05份~0. 2份匀泡剂、0. 04份~0. 15份引发剂、0. 1份~ 5份木质素、0. 05份~0. 4份扩链剂、0. 05份~0. 4份交链剂和0. 1份~8份环氧树脂；
[0010] 所述的木质素为木质素纤维、碱木质素、木质素横酸钢、木质素横酸巧、木质素横 酸锭、木质素横酸儀或酸化木质素；
[0011] 二、首先将8份~12份聚酸多元醇、0.05份~0.2份匀泡剂、0.04份~0. 15份引 发剂、2份~3. 5份发泡剂、0. 05份~0. 4份扩链剂、0. 05份~0. 25份水和0. 1份~5份木 质素加入到1号模具中，再向1号模具中加入0. 1份~8份环氧树脂和0. 05份~0. 4份交 链剂，揽拌均匀，得到混合料；
[0012] =、首选将10份~16份异氯酸醋加入到2号模具中，再将混合料加入到2号模具 中，揽拌至有气泡产生，静置发泡24h~4她，得到发泡后的混合物；
[0013] 四、将发泡后的混合物加入到3号模具中，在室溫下固化30min~60min，然后在高 溫下固化，得到木质素/聚氨醋/环氧树脂=元互穿网络泡沫；
[0014] 所述的高溫下固化为在溫度为60°C下固化化，或在溫度为80°C固化地，或在溫度 为120°C固化化；
[0015] 五、室溫下，将木质素/聚氨醋/环氧树脂=元互穿网络泡沫浸溃于质量百分数为 20%~70%的憐酸中，反应0.化~化，得到浸溃后的泡沫材料，将浸溃后的泡沫材料置于 马沸炉中，将马沸炉W rC /min~5°C /min的升溫速率从室溫升溫至400°C~1200°C，然 后在惰性气体气氛和溫度为400°C~1200°C的条件下，活化反应0.化~地，活化后自然冷 却至室溫，得到活化材料，W水为洗涂液对活化材料进行水洗，直至洗涂液为中性，最后在 溫度为60°C~Iior的条件下，对洗涂后的活化材料干燥Ih~化，得到木质素/聚氨醋/ 环氧树脂=元互穿网络泡沫为前驱体的泡沫活性炭材料；
[0016] 所述的惰性气体为氮气和氣气中的一种或两种的混合气体。
[0017] 本发明的一种木质素/聚氨醋/环氧树脂=元互穿网络泡沫为前驱体的泡沫活性 炭材料，是先制备木质素/聚氨醋/环氧树脂=元互穿网络泡沫，在此基础上制备具有空间 网络结构的泡沫活性炭。
[0018] 本发明的有益效果是：本发明制备的一种木质素/聚氨醋/环氧树脂=元互穿 网络泡沫为前驱体的泡沫活性炭材料的结构、成分和性能比较均匀，平均孔径为1. Snm~ 4nm，经络较粗，而且可W加工成任何形态，材料的强度高，其压缩模量可达0. 23MPa。对重金 属的分离效率达到80% W上，对甲基蓝的吸附能力为87mg/g，对重金属01、化的吸附量为 32. Img/g和33. 2mg/g，不易引起堵塞，BET表面积为300m2/g~500m2/g。
【附图说明】
[0019] 图1是实施例制备的木质素/聚氨醋/环氧树脂=元互穿网络泡沫为前驱体的泡 沫活性炭材料的红外谱图；
[0020] 图2是实施例步骤四制备的木质素/聚氨醋/环氧树脂S元互穿网络泡沫的扫描 电镜图；
[0021] 图3是实施例制备的木质素/聚氨醋/环氧树脂=元互穿网络泡沫为前驱体的泡 沫活性炭材料的扫描电镜图。 具体实施方案
[0022] 具体实施方案一：本实施方式是一种木质素/聚氨醋/环氧树脂=元互穿网络泡 沫为前驱体的泡沫活性炭材料，一种木质素/聚氨醋/环氧树脂=元互穿网络泡沫为前驱 体的泡沫活性炭材料按重量份数由8份~12份聚酸多元醇、10份~16份异氯酸醋、0. 05 份~0. 25份水、2份~3. 5份发泡剂、0. 05份~0. 2份匀泡剂、0. 04份~0. 15份引发剂、 0. 1份~5份木质素、0. 05份~0. 4份扩链剂、0. 05份~0. 4份交链剂和0. 1份~8份环氧 树脂制备而成；
[0023]所述的木质素为木质素纤维、碱木质素、木质素横酸钢、木质素横酸巧、木质素横 酸锭、木质素横酸儀或酸化木质素。
[0024]本实施方式的有益效果是：本实施方式制备的一种木质素/聚氨醋/环氧树脂 =元互穿网络泡沫为前驱体的泡沫活性炭材料的结构、成分和性能比较均匀，平均孔径 为1. Snm~4nm，经络较粗，而且可W加工成任何形态，材料的强度高，其压缩模量可达 0. 23MPa。对重金属的分离效率达到80% W上，对甲基蓝的吸附能力为87mg/g，对重金属 Cd、Cu的吸附量为32. Img/g和33. 2mg/g，不易引起堵塞，BET表面积为300m7g~500m7 邑。
[00巧]【具体实施方式】二：本实施方式与【具体实施方式】一的不同点是：所述的聚酸多元醇 为聚酸多元醇4110和聚酸多元醇330中的一种或两种的混合物；所述的异氯酸醋为二苯 甲烧二异氯酸醋和多次甲基多苯基异氯酸醋中的一种或两种的混合物；所述的水为去离子 水；所述的匀泡剂为硅油；所述的引发剂为=亚乙基二胺、二月桂