一種木質素/聚氨酯/環氧樹脂三元互穿網絡泡沫為前驅體的泡沫活性炭材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種泡沫活性炭材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 木質素是自然界中含量僅次于纖維素的天然高分子材料，每年W 5X10"噸的速 度再生，是一種極富工業價值的有機原料。在纖維素相關產業（如植物水解和制漿造紙工 業）中，木質素通常W副產物的形式大量產出。然而，木質素的有效利用卻不盡人意，到目 前為止，多黑液"的形式直接排入江河或濃縮后被燒掉，不但造成環境污染，同時也是極 大的資源浪費，因此，對木質素加W有效利用，對環境保護和經濟發展都有著積極意義。
[0003] 活性炭是一種具有豐富孔隙結構和巨大比表面積的多孔碳質吸附材料，因其具有 吸附能力強、物理化學穩定性好、力學強度高、失效后再生等特點，而被廣泛應用于工業、農 業、國防、交通、醫藥衛生、環境保護等諸多領域，為社會的發展及人民生活質量的提高作出 了巨大貢獻，從最初發現木炭的吸附脫色作用到活性炭實現工業化工藝生產W及活性炭產 品的多元化發展己經歷了漫長的發展史。而泡沫活性炭是由孔泡和相互連結的孔泡壁組成 的具有=維網狀結構的多孔材料，運種獨特的結構特征使其具有低密度、高比強度等特點， 是一種輕質多孔性材料。
[0004] 傳統的泡沫活性炭在高溫炭化過程中容易破裂，導致泡沫活性炭的整體結構難W 控制。從現有技術文獻看，目前泡沫活性炭存在的主要問題是多W石油基原料為前驅體，加 工工序復雜，制作成本高且泡沫活性炭難W降解，環境污染大。因此，研制一種孔徑均勻、形 狀各異、結構缺陷少且對環境無污染的泡沫活性炭復合材料迫在眉睫。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決現有泡沫活性炭在高溫炭化過程中容易破裂，導致泡沫活性炭的整 體結構難W控制，且多W石油基原料為前驅體，加工工序復雜，制作成本高且泡沫活性炭難 W降解，環境污染大的問題，而提供一種木質素/聚氨醋/環氧樹脂=元互穿網絡泡沫為前 驅體的泡沫活性炭材料及其制備方法。
[0006] 本發明的一種木質素/聚氨醋/環氧樹脂=元互穿網絡泡沫為前驅體的泡沫活性 炭材料，一種木質素/聚氨醋/環氧樹脂=元互穿網絡泡沫為前驅體的泡沫活性炭材料按 重量份數由8份~12份聚酸多元醇、10份~16份異氯酸醋、0. 05份~0. 25份水、2份~ 3. 5份發泡劑、0. 05份~0. 2份勻泡劑、0. 04份~0. 15份引發劑、0. 1份~5份木質素、0. 05 份~0. 4份擴鏈劑、0. 05份~0. 4份交鏈劑和0. 1份~8份環氧樹脂制備而成；
[0007] 所述的木質素為木質素纖維、堿木質素、木質素橫酸鋼、木質素橫酸巧、木質素橫 酸錠、木質素橫酸儀或酸化木質素。
[000引本發明的一種木質素/聚氨醋/環氧樹脂S元互穿網絡泡沫為前驅體的泡沫活性 炭材料的制備方法是按W下步驟進行的：
[0009] 一、按重量份數稱取8份~12份聚酸多元醇、10份~16份異氯酸醋、0. 05份~ 0. 25份水、2份~3. 5份發泡劑、0. 05份~0. 2份勻泡劑、0. 04份~0. 15份引發劑、0. 1份~ 5份木質素、0. 05份~0. 4份擴鏈劑、0. 05份~0. 4份交鏈劑和0. 1份~8份環氧樹脂；
[0010] 所述的木質素為木質素纖維、堿木質素、木質素橫酸鋼、木質素橫酸巧、木質素橫 酸錠、木質素橫酸儀或酸化木質素；
[0011] 二、首先將8份~12份聚酸多元醇、0.05份~0.2份勻泡劑、0.04份~0. 15份引 發劑、2份~3. 5份發泡劑、0. 05份~0. 4份擴鏈劑、0. 05份~0. 25份水和0. 1份~5份木 質素加入到1號模具中，再向1號模具中加入0. 1份~8份環氧樹脂和0. 05份~0. 4份交 鏈劑，攬拌均勻，得到混合料；
[0012] =、首選將10份~16份異氯酸醋加入到2號模具中，再將混合料加入到2號模具 中，攬拌至有氣泡產生，靜置發泡24h~4她，得到發泡后的混合物；
[0013] 四、將發泡后的混合物加入到3號模具中，在室溫下固化30min~60min，然后在高 溫下固化，得到木質素/聚氨醋/環氧樹脂=元互穿網絡泡沫；
[0014] 所述的高溫下固化為在溫度為60°C下固化化，或在溫度為80°C固化地，或在溫度 為120°C固化化；
[0015] 五、室溫下，將木質素/聚氨醋/環氧樹脂=元互穿網絡泡沫浸潰于質量百分數為 20%~70%的憐酸中，反應0.化~化，得到浸潰后的泡沫材料，將浸潰后的泡沫材料置于 馬沸爐中，將馬沸爐W rC /min~5°C /min的升溫速率從室溫升溫至400°C~1200°C，然 后在惰性氣體氣氛和溫度為400°C~1200°C的條件下，活化反應0.化~地，活化后自然冷 卻至室溫，得到活化材料，W水為洗涂液對活化材料進行水洗，直至洗涂液為中性，最后在 溫度為60°C~Iior的條件下，對洗涂后的活化材料干燥Ih~化，得到木質素/聚氨醋/ 環氧樹脂=元互穿網絡泡沫為前驅體的泡沫活性炭材料；
[0016] 所述的惰性氣體為氮氣和氣氣中的一種或兩種的混合氣體。
[0017] 本發明的一種木質素/聚氨醋/環氧樹脂=元互穿網絡泡沫為前驅體的泡沫活性 炭材料，是先制備木質素/聚氨醋/環氧樹脂=元互穿網絡泡沫，在此基礎上制備具有空間 網絡結構的泡沫活性炭。
[0018] 本發明的有益效果是：本發明制備的一種木質素/聚氨醋/環氧樹脂=元互穿 網絡泡沫為前驅體的泡沫活性炭材料的結構、成分和性能比較均勻，平均孔徑為1. Snm~ 4nm，經絡較粗，而且可W加工成任何形態，材料的強度高，其壓縮模量可達0. 23MPa。對重金 屬的分離效率達到80% W上，對甲基藍的吸附能力為87mg/g，對重金屬01、化的吸附量為 32. Img/g和33. 2mg/g，不易引起堵塞，BET表面積為300m2/g~500m2/g。
【附圖說明】
[0019] 圖1是實施例制備的木質素/聚氨醋/環氧樹脂=元互穿網絡泡沫為前驅體的泡 沫活性炭材料的紅外譜圖；
[0020] 圖2是實施例步驟四制備的木質素/聚氨醋/環氧樹脂S元互穿網絡泡沫的掃描 電鏡圖；
[0021] 圖3是實施例制備的木質素/聚氨醋/環氧樹脂=元互穿網絡泡沫為前驅體的泡 沫活性炭材料的掃描電鏡圖。 具體實施方案
[0022] 具體實施方案一：本實施方式是一種木質素/聚氨醋/環氧樹脂=元互穿網絡泡 沫為前驅體的泡沫活性炭材料，一種木質素/聚氨醋/環氧樹脂=元互穿網絡泡沫為前驅 體的泡沫活性炭材料按重量份數由8份~12份聚酸多元醇、10份~16份異氯酸醋、0. 05 份~0. 25份水、2份~3. 5份發泡劑、0. 05份~0. 2份勻泡劑、0. 04份~0. 15份引發劑、 0. 1份~5份木質素、0. 05份~0. 4份擴鏈劑、0. 05份~0. 4份交鏈劑和0. 1份~8份環氧 樹脂制備而成；
[0023]所述的木質素為木質素纖維、堿木質素、木質素橫酸鋼、木質素橫酸巧、木質素橫 酸錠、木質素橫酸儀或酸化木質素。
[0024]本實施方式的有益效果是：本實施方式制備的一種木質素/聚氨醋/環氧樹脂 =元互穿網絡泡沫為前驅體的泡沫活性炭材料的結構、成分和性能比較均勻，平均孔徑 為1. Snm~4nm，經絡較粗，而且可W加工成任何形態，材料的強度高，其壓縮模量可達 0. 23MPa。對重金屬的分離效率達到80% W上，對甲基藍的吸附能力為87mg/g，對重金屬 Cd、Cu的吸附量為32. Img/g和33. 2mg/g，不易引起堵塞，BET表面積為300m7g~500m7 邑。
[00巧]【具體實施方式】二：本實施方式與【具體實施方式】一的不同點是：所述的聚酸多元醇 為聚酸多元醇4110和聚酸多元醇330中的一種或兩種的混合物；所述的異氯酸醋為二苯 甲燒二異氯酸醋和多次甲基多苯基異氯酸醋中的一種或兩種的混合物；所述的水為去離子 水；所述的勻泡劑為硅油；所述的引發劑為=亞乙基二胺、二月桂