竹炭改性及其强化生物可降解复合材料研究进展
2021-05-10田佳榕张家溪向平安
农业工程 2021年3期
何 欢,田佳榕,张家溪,向平安
(1.湖南农业大学商学院,湖南 长沙410128; 2.宁波大学材料科学与化学工程学院,浙江 宁波315211)
0 引言
竹炭是竹子在缺氧高温加热条件下产生的剩余固体,它的来源广泛,价格低廉,生产成本较低,而且有着吸附性、磨损性、光吸收性、绝热性和稳定性等独特的性质。竹炭主要由固定炭(85%~88% wt)、灰分(2%~12% wt,包括K、Na、Si、Mn等金属氧化物)、颗粒炭(含水率2%~4%)、片炭(含水量5%~8%)和少量挥发分(6%~8%)组成[1-2]。竹炭中的炭含量与炭化条件有关,灰分含量与组成取决于竹子产地和品种。竹炭的比表面积比普通木炭高2~5倍,一般可达360 m2/g,进一步处理后可达到2 000 m2/g以上[3-4]。此前,竹炭类生物质炭材料常被作为吸附材料、电极材料、热化学材料或阻燃材料来利用和研究[5-8]。除了上述领域,近年来竹炭由于其独特的结构和优良的理化特性,在聚合物复合材料的强化领域表现出较大的应用潜力。
近年来,我国对环境友好型可降解材料需求逐渐增加,来源于农林生物质的竹/木粉、秸秆粉等大量被用于增强生物可降解塑料,同时降低生物可降解塑料成本,达到提性能、降成本的综合效果[9-10]。笔者通过查阅大量文献发现,竹炭可用于强化生物可降解复合材料,改善聚合物的微观结构,如浙江大学盛奎川团队研究发现聚乳酸、竹炭质量比为7∶3时,可制备出高强、高模和增韧的复合材料[11-12]。本文综述了竹炭的制备特点、竹炭表面结构及特性的改性方法,及其在可降解塑料中应用的研究现状及存在的问题,以期为竹炭进一步在生物可降解领域利用提供参考。……
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