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加拿大英属哥伦比亚大学姜锋团队 CEJ:发泡法制备无胶木质纤维基隔热材料

加拿大英属哥伦比亚大学姜锋团队 CEJ:发泡法制备无胶木质纤维基隔热材料 高分子科技
2022-07-29
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导读:从低成本木纤维制备适度分支的微米木质纤维,并通过发泡法和棕榈蜡改性制备木基隔热材料的技术...
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隔热材料被广泛应用于建筑热管理和制冷设备,对于构建低碳生活具有重要价值。市面上主流的隔热材料主要包含有石油基材料和无机纤维。从木质纤维这类可再生资源也可制备隔热材料,但其较差的机械性能和容易受潮等性质导致其工业前景不佳。

近日,加拿大英属哥伦比亚大学姜锋团队报道了一种利用机械预处理方法,从低成本木纤维制备适度分支的微米木质纤维,并通过发泡法和棕榈蜡改性制备木基隔热材料的技术(图1)。通过对原料适度的机械盘磨处理(mild mechanical pretreatment), 在木质纤维的线性主干上大量增加微细的亚纤维结构(sub-fibrous structures),使其在发泡法过程中极大提升了木质纤维自组装的机械强度(图2):在无添加额外增强助剂的情形下,其杨氏模量、最终应力(80%应变)和韧性分别是非预处理的3.72.91.9倍。此外,棕榈蜡作为一类无毒、高熔点、拥有较硬质地的可再生涂料,用来改良木纤维多孔材料容易受潮的性能(接触角提升为110°)。棕榈蜡改良后的木基材料宏观导热系数在33.1 ± 2.3 mW/m∙K(图3)。该工作以“Air drying scalable production of hydrophobic, mechanically stable, and thermally insulating lignocellulosic foam”为题发表在《Chemical Engineering Journal》(Chemical Engineering Journal, 2022, 138300)。文章第一作者是加拿大英属哥伦比亚大学博士后朱晔凌博士。该研究得到加拿大联邦自然科学与工程基金委(NSERC),英属哥伦比亚省林业部,以及林业创新投资公司(英属哥伦比亚省直属)的共同支持。

 


1 从低成本木纤维制备高性能隔热材料


 

2 未预处理(a-c)和经过机械预处理(d-f)的木质纤维形貌,及其机械性能(g-i

 

3 木质纤维基多孔材料的隔热性能


该工作是团队近期关于木质纤维/纳米木质纤维的制备与应用的最新进展之一。团队探究了过去几年内绿色制备木质纤维/纳米木质纤维领域的最新进展(Carbohydrate Polymers, 2021, 267, 118188),重点研究了可回收有机酸(Industrial Crops and Products, 2021, 173, 114148)和二元/三元低共融体系(Carbohydrate Polymers, 2020, 247, 116727; ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2020, 8.18, 7182),并探索了阻燃改性方案(Chemical Engineering Journal, 2022, 136748; Advanced Engineering Materials, 2022, 202101534)。


原文链接:

https://authors.elsevier.com/a/1fUix4x7R2ccXA


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