【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料，具体涉及一种热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、新材料的开发是为了满足不断发展的工业部门的多样化需求，而复合材料具有高度可定制的特性，在海洋工业、建筑、家用电器制造、空间技术等多个领域具有巨大的潜力。与此同时，在环境保护和资源管理相关的紧迫全球问题的推动下，复合材料正在向可持续发展化转变。木质衍生碳是天然木材通过碳化过程形成的材料，天然木材具有资源丰富、可再生、环保、可生物降解、廉价、易获取、易加工等诸多优点。而木质衍生碳继承了天然木材独特的多孔结构、丰富的纵向排列微通道。且天然木材碳化后由于多孔结构赋予了木质衍生碳优异且可调的多功能性。由于木质衍生碳的整体结构充分利用了木材巨大的高孔隙率毛细管网络和阵列结构，其应用涉及能量存储/转换、防污处理、电子封装等许多领域，具有较好的应用前景。但木质衍生碳与碳化前的天然木材相比，木质衍生碳的刚性和柔韧性明显降低。当木质衍生碳用作功能材料时，其机械稳定性较差，会影响使用寿命。因此，木质衍生碳如何提升机械强度具有重要的意义。
2、现有技术中公开了在木质衍生碳中引入羟基磷灰石和碳纳米管，力学试验表明该复合材料的抗压强度达到10.54mpa。同时公开了将聚酰胺-酰亚胺浸渍到木材中并碳化的方法，制造出的复合材料抗拉强度在2.2-12.1mpa，其中抗拉强度最大值为12.1mpa。但是上述公开的复合材料的强度主要分布在2.2-12.1mpa，且没有实现在木质衍生碳材料的管胞内壁形成良好的支撑结构，因而难以较大提升木质衍生
技术实现思路
1、针对上述
技术介绍
中存在的不足，本专利技术主要解决的技术问题：现有技术中公开的复合材料的强度主要分布在2.2-12.1mpa，且没有实现在木质衍生碳材料的管胞内壁形成良好的支撑结构，因而难以较大提升木质衍生碳材料的稳定性和力学性能。本专利技术提供一种热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料及其制备方法和应用。该复合材料在热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料表面及管腔内部经过沉积和固化引入了热解碳和酚醛树脂，其中热解碳支撑了管腔内壁，有助于木质衍生碳复合材料成型，酚醛树脂填充了管腔的孔洞，有助于提升木质衍生碳复合材料的力学性能。
2、本专利技术第一个目的是提供一种热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
3、将氢氧化钠和亚硫酸钠分散于水溶剂中，获得溶液b；
4、将过氧化氢分散于水溶剂中，获得溶液e；
5、将酚醛树脂分散于无水乙醇中，获得溶液h；
6、将含有微观腔体的木质材料浸入溶液b中加热至沸腾，处理6～7h，经清洗后，获得样品d；
7、将样品d浸入溶液e中加热至沸腾，处理2～4h后，再冷冻干燥，获得样品f；
8、将样品f，于1000～1100℃中，以天然气作为碳源气体，以氩气作为保护气体，保温2～4h，获得样品g；
9、将样品g浸入溶液h中，室温下放置3～5天后，于50～70℃保温16～24h，得到样品i；
10、将样品i在3～5mpa压制下，并于160～165℃固化500～600s，即得热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料。
11、优选的，所述氢氧化钠和亚硫酸钠分别按照2.0～2.5mol/l和0.2～0.4mol/l的浓度分散于水溶剂中。
12、优选的，所述溶液e是将质量分数30％过氧化氢溶液分散于水溶剂中制得的0.3～0.5mol/l的溶液。
13、优选的，所述酚醛树脂与无水乙醇质量比为1:2～3。
14、优选的，所述以天然气作为碳源气体，其流量为0.8～1l/min。
15、优选的，所述以氩气作为保护气体，其流量为2.0～2.4l/min。
16、优选的，所述样品d获得过程中，包括：
17、将含有微观腔体的木质材料浸入溶液b中加热至沸腾，处理6～7h，获得样品c；
18、将样品c放入沸腾的去离子水中反复清洗，去除残留的化学溶剂，直至沸腾的去离子水变清澈后捞出，得到样品d。
19、优选的，所述含有微观腔体的木质材料包括巴沙木。
20、本专利技术第二个目的是提供一种热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料。
21、本专利技术第三个目的是提供一种热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料在能量存储/转换、防污处理或电子封装中的应用。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
23、本专利技术提供的一种热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料及其制备方法和应用，该复合材料在热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料表面及管腔内部经过沉积和固化引入了热解碳和酚醛树脂，如图1所示，其中热解碳支撑了管腔内壁，有助于木质衍生碳复合材料成型，酚醛树脂填充了管腔的孔洞，有助于提升木质衍生碳复合材料的力学性能，正是由于双基体对木质衍生碳管腔的支撑和填充，使得力学性能提升到了42.05mpa。
24、本专利技术实现了复合材料的压缩强度达到42.05mpa，该数值比现有技术报道的木质衍生碳压缩强度(12.1mpa)提高了247.5％，其原因在于双基体的制备，因为双基体之一的热解碳基体可以起到支撑管腔内壁的作用，双基体之二的酚醛树脂基体可以起到填充管腔孔洞的作用。该方法通过在木质衍生碳材料内部管腔及表面沉积热解碳和引入酚醛树脂，从而使木质衍生碳材料的力学性能得到提升。
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1.一种热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠和亚硫酸钠分别按照2.0～2.5mol/L和0.2～0.4mol/L的浓度分散于水溶剂中。
3.根据权利要求1所述的热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述溶液E是将质量分数30％过氧化氢溶液分散于水溶剂中制得的0.3～0.5mol/L的溶液。
4.根据权利要求1所述的热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述酚醛树脂与无水乙醇质量比为1:2～3。
5.根据权利要求1所述的热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述以天然气作为碳源气体，其流量为0.8～1L/min。
6.根据权利要求1所述的热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述以氩气作为保护气体，其流量为2.0～2.4L/min。
7.根据权
8.根据权利要求1所述的热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述含有微观腔体的木质材料包括巴沙木。
9.一种权利要求1～8任一项所述的方法制得的热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料。
10.一种权利要求9所述的热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料在能量存储/转换、防污处理或电子封装中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠和亚硫酸钠分别按照2.0～2.5mol/l和0.2～0.4mol/l的浓度分散于水溶剂中。
3.根据权利要求1所述的热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述溶液e是将质量分数30％过氧化氢溶液分散于水溶剂中制得的0.3～0.5mol/l的溶液。
4.根据权利要求1所述的热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述酚醛树脂与无水乙醇质量比为1:2～3。
5.根据权利要求1所述的热解碳-酚醛树脂双基体改性木质衍生碳复合材料的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：张磊磊，万心怡，王甜甜，张守阳，李贺军，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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