一种防水耐磨性杜仲树皮基绝热材料的制备方法及其应用

1.本发明涉及生物质树皮资源的利用，具体涉及一种防水耐磨性杜仲树皮基绝热材料的制备方法及其应用。


背景技术：

2.随着当代密集的国家发展和人口规模的大幅提高，建筑能源消耗已占世界总能源消耗的 40％以上，越来越多的建筑设计强调材料的节能需求。而寻找高性能、轻量化的绝热材料是住宅和商业建筑节能的关键。目前建筑中使用的商业保温材料通常是有机聚合物(如聚苯乙烯、聚氨酯和其他聚合物)和无机材料(如玻璃棉和石棉)。然而，有机聚合物基保温材料在分解和燃烧时会产生有毒的化学物质，引起严重的健康问题和危害。无机保温材料是由不可再生和不可降解的资源制成的，给环境带来了巨大负担。这迫使人们将注意力投向了取之不尽、用之不竭、环保健康的生物质资源的研究和利用上。
3.近些年来国内外对农业残留物(棉花秸秆、甘蔗渣等)基绝热材料的研究十分活跃。这些生物基绝热材料的合成通常需要引入高分子树脂，它可以提高生物基绝热材料的内部结合强度和抗水的尺寸稳定性。然而，高分子树脂(如酚醛树脂、尿素树脂等)的生产和使用不仅危害健康而且污染环境，因此限制了这些生物基绝热材料的商业应用。此外，目前制造生物基绝热材料的方法与自下而上的工艺有关，这是不经济的，而且很复杂。所得材料的机械性能因该方法而降低，限制了它们在节能建筑中的实际应用。目前，通过自上而下的两步工艺(木质素去除和聚合物渗透)，木材可以直接转化为具有优良机械性能的低导热材料(如透明木材)，然而聚合物的使用仍然不可避免。木质绝热材料脱颖而出，而作为树木重要组成部分之一的树皮却一直没有得到充分利用。
4.杜仲树皮具有由管胞-杜仲胶-管胞构成的天然三明治结构，富含生物聚合物杜仲胶，是一种独特的木质纤维素-生物聚合物复合材料。因此，本专利提出了一种自上而下的低成本简单方法实现了自支撑的杜仲树皮基绝热材料的制备，无需添加其他聚合物。


技术实现要素：

5.本发明针对现有技术和理论的不足，主要是生物基绝热材料中聚合物的添加，提出了一种防水耐磨性杜仲树皮基绝热材料的制备方法及其应用。通过充分利用杜仲树皮中富含生物聚合物杜仲胶这一特点，制备出防水耐磨性杜仲树皮基绝热材料，无需添加其他聚合物。
附图说明
6.图1为本发明实施例中杜仲树皮基绝热材料的机理示意图
7.图2为本发明实施例中天然杜仲树皮的sem图
8.图3为本发明实施例中制备的防水耐磨性杜仲树皮基绝热材料的sem图
9.图4为实施例2中制备的杜仲树皮基绝热材料的热导率结果图
10.图5为实施例2中制备的杜仲树皮基绝热材料的防水性能结果图
11.图6为实施例2中制备的杜仲树皮基绝热材料的耐摩擦性能对比图
12.图7为实施例2中制备的杜仲树皮基绝热材料的热稳定性能结果图
具体实施方式
13.实施例1
14.以天然杜仲树皮为原料，利用氢氧化钠和过氧化氢对杜仲树皮进行化学处理去除其粗糙的外周皮并脱除大量脱木质素；然后，将处理后的杜仲树皮置于热压机中进行热压使其致密化，即可制备出防水耐磨的杜仲树皮基绝热材料，具体的制备步骤如下：
15.(1)2～15重量份的氢氧化钠溶解在100重量份的去离子水中,制备得到氢氧化钠溶液。将天然杜仲树皮浸没在氢氧化钠溶液中，65℃加热处理4h，去除一些半纤维素和极其粗糙的外皮，用去离子水冲洗数次，去除化学物质。
16.(2)将步骤1得到的杜仲树皮浸入质量分数为30％的过氧化氢溶液中，60℃加热处理 6h，去除大量木质素，同时氧化杜仲树皮中的部分杜仲胶，用去离子水冲洗数次，去除化学物质。
17.(3)将步骤2得到的杜仲树皮置于热压机中，在60℃，40mpa下热压36h进行致密化处理，即可得到自支撑的防水耐磨性杜仲树皮基绝热材料。
18.实施例2
19.(1)与实施例1中相同。
20.(2)将步骤1得到的杜仲树皮浸入质量分数为30％的过氧化氢溶液中，60℃加热处理3h，去除大量木质素，同时氧化杜仲树皮中的部分杜仲胶，用去离子水冲洗数次，去除化学物质。
21.(3)将步骤2得到的杜仲树皮置于热压机中，在60℃，40mpa下热压36h进行致密化处理，即可得到自支撑的防水耐磨性杜仲树皮基绝热材料。
22.实施例3
23.(1)2～15重量份的氢氧化钠溶解在100重量份的去离子水中,制备得到氢氧化钠溶液。将天然杜仲树皮浸没在氢氧化钠溶液中，65℃加热处理2h，去除一些半纤维素和极其粗糙的外皮，用去离子水冲洗数次，去除化学物质。
24.(2)将步骤1得到的杜仲树皮浸入质量分数为30％的过氧化氢溶液中，60℃加热处理 4h，去除大量木质素，同时氧化杜仲树皮中的部分杜仲胶，用去离子水冲洗数次，去除化学物质。
25.(3)将步骤2得到的杜仲树皮置于热压机中，在70℃，35mpa下热压24h进行致密化处理，即可得到自支撑的防水耐磨性杜仲树皮基绝热材料。


技术特征：
1.一种防水耐磨性杜仲树皮基绝热材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1,2～15重量份的氢氧化钠溶解在100重量份的去离子水中,制备得到氢氧化钠溶液。将天然杜仲树皮浸没在氢氧化钠溶液中，加热处理一段时间，去除一些半纤维素和极其粗糙的外皮；步骤2，将步骤步骤1,得到的杜仲树皮浸入质量分数为30％的过氧化氢溶液中加热处理一段时间，去除大量木质素，同时氧化杜仲树皮中的部分杜仲胶；步骤3，将步骤(2)得到的杜仲树皮置于热压机中，在一定温度一定压力下热压一段时间进行致密化处理，得到自支撑的杜仲皮基绝热材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤步骤1,中加热处理温度为50～90℃，时间为2～6h。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中加热处理温度为50～90℃，时间为0～7h。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中致密化处理热压温度为50～120℃，压力为10～40mpa，时间为24～96h。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的致密化处理使杜仲树皮厚度减少到10％～25％，密度增加到1.5～2.5倍。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法制备的杜仲树皮基绝热材料是一种纯天然的自支撑材料，无需添加任何其他聚合物。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该制备方法成本低廉、工艺简单、绿色环保，原料可再生，适合工业化生产。8.根据权利要求1所述的纯天然自支撑的杜仲树皮基绝热材料的应用，所述应用为先进的节能建筑材料。

技术总结
本发明公开了一种防水耐磨杜仲树皮基绝热材料的制备方法及其应用。所述制备方法包括以下步骤：


技术研发人员：彭锋 陈阁谷 吴忠旋
受保护的技术使用者：北京林业大学
技术研发日：2022.05.20
技术公布日：2022/9/13