[發明專利]一種利用生物質原料制備生物質基陶瓷顆粒的方法

在審

• 申請號: 201710463872.5
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107117596A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 胡恩柱;湯玉超;王幫棒;郭建華;史彬;胡坤宏
• 申請（專利權）人: 合肥學院
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C04B35/52
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及生物質資源化利用技術領域，具體是涉及一種利用生物質原料制備生物質基陶瓷顆粒的方法。

背景技術

我國作為農業大國，每年要生產數以萬噸的生物質原料，譬如：稻殼、麥秸稈以及玉米渣等。部分生物質原料常被丟棄堆積在農田中或直接焚燒掉，存在著嚴重的安全隱患和環境污染。因此，綜合利用生物質原料技術成為國內外學者研究的熱點。

目前，生物質原料可制備生物油、生物吸附劑、白炭黑、固體成型燃料和生物摩擦材料等。生物質原料制備生物質基陶瓷顆粒的開發是其綜合利用的有效途徑之一。且生物陶瓷顆粒具有高硬度、低彈性模量和低摩擦系數，使其在滑動軸承、電機電刷以及高速列車滑板材料方面得到廣泛應用。Dugarjav[Journal of Mechanical Science and Technology.2010,24:85-88.]等人將稻殼為原料制備的出稻殼基陶瓷顆粒(RHC)并將其壓制成坯，考察了不同摩擦副材料(高碳鋼、奧氏體不銹鋼和三氧化二鋁鋼球)與RHC坯對摩的干摩擦學性能，發現摩擦系數的降低歸因于對摩件表面有轉移膜的形成。Shibata[Tribology International.2014,73:187-94]等人還研究了RHC坯與氮化硅和碳化硅鋼球對摩時的干摩擦學性能，發現與氮化硅對摩時的摩擦學性能最佳。在水基潤滑條件下，Cu/C復合材料中加入秸稈基陶瓷顆粒(RBC)顆粒可明顯改進材料的抗磨減摩性能。Akiyama[Tribology Online.2010,5:87-91]等人將RBC顆粒添加到5種熱固性樹脂當中，開發出了復合材料，并研究了油潤滑和干摩擦條件下，復合材料的摩擦學性能，發現RBC顆粒的引入，明顯降低了摩擦系數。可見，以生物質原料制備出陶瓷基顆粒材料可在摩擦學領域有很好的應用前景。

本發明采用簡單的高溫炭化方法制備出生物質基陶瓷顆粒可充分利用生物質資源，實現生物質原料的資源化利用，工藝簡單，成本低、安全環保，可實現批量生產。

發明內容

本發明的目的在于實現生物質原料的資源化利用，進而開發出一種工藝簡單、安全環保、且可以宏量生產的生物質基陶瓷顆粒的方法，為滑動軸承、電機電刷及高速列車滑板材料提供功能添加劑。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：一種利用生物質原料制備生物質基陶瓷顆粒的方法，包括以下步驟：

①、利用破碎機將生物質原料破碎，用無水乙醇浸漬洗滌生物質原料粉末，之后烘干，待用；

②、將烘干的生物質原料粉末與膠粘劑均勻混和，然后放入管式爐中進行高溫炭化，獲得生物質基陶瓷團聚顆粒；

③、將生物質基陶瓷團聚顆粒加入行星式球磨機中球磨，進而獲取細化的生物質基陶瓷顆粒。

作為本發明的利用生物質原料制備生物質基陶瓷顆粒的方法的進一步優選技術方案，制備方法的步驟①中生物質原料破碎至粒度達到10～100目，每10g生物質原料粉末中添加100～200mL的無水乙醇。步驟②中使用的膠粘劑為聚酰亞胺樹脂或聚乙烯樹脂，生物質原料粉末與膠粘劑的重量比為1～4：1，高溫炭化反應時反應溫度為1000～1200℃，反應時間為2～5h，高溫炭化反應在惰性氣體保護下進行的。步驟③中在行星式球磨機中球磨時間為30min。

本發明制備的生物質基陶瓷顆粒是滑動軸承、電機電刷和高鐵受電弓滑板板材用功能性添加劑，可明顯的改進滑動軸承用高分子材料、電機電刷和高鐵用滑板材料的力學和摩擦學性能。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1)、工藝簡單、可批量的生產、安全環保；

2)、可將生物質原料中的組分充分利用，進而產率較高；

3)、無催化劑，不存在催化劑污染問題。

附圖說明

圖1為實施例2制備的麥秸稈基陶瓷顆粒的產物形態圖。

圖2為利用實施例2制備的麥秸稈基陶瓷顆粒做成的板材料在不同載荷下的磨損圖片。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1

一種利用生物質原料制備生物質基陶瓷顆粒的方法，包括以下步驟：

①、利用破碎機將棉稈破碎至粒度達到80～100目，用100mL的無水乙醇浸漬洗滌10g棉稈粉末30min，之后烘干，待用；

②、將烘干的棉稈粉末與聚酰亞胺樹脂按照重量比為4：1均勻混和，然后放入管式爐中，在溫度1200℃下，氮氣保護下，炭化2h，獲得棉稈基陶瓷團聚顆粒；